C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t il i teit sb o u wcement 1999 834Samen met de hoofdconstructeurheeft de bouwcombinatie inten-sief gestudeerd op de keuze vanhet draagconstructiesysteem incombinatie met de bouwmetho-de. De keuze van het constructie-systeem is van groot belang voorhet beperken van de hoeveelheidbenodigd materiaal voor de stijf-heid van het gebouw. Bij hogegebouwen is het stijfheidscri-terium altijd maatgevend. Hetmateriaal wordt het meest effi-ci?nt gebruikt indien zoveelmogelijk verticale belasting wordtafgedragen aan constructie-ele-menten die de stijfheid van hetgebouw verzorgen. Voorts beper-ken hoogwaardige materialen hetconstructieoppervlak ter plaatsevan de onderste verdiepingen.K e u z e c o n s t r u c t i e s y s t e e mBehalve door de hoogte wordt dekeuze voor het constructiesys-teem mede be?nvloed door niet-constructieve factoren zoalsplattegrondvorm, afmetingen,gewenstgevelaanzicht,functievan het gebouw, constructie-materiaal,enlocatieenverloopvan installaties.De slankheid van het gebouw ende plattegrondvorm spelen bij dekeuze een doorslaggevende rol.De afmetingen van de hoogbouwbedragen L x B x H = 37 x 27 x 134m3 (fig. 1). Bij een slankheid H/B= 5 komen de volgende construc-tiesystemen in aanmerking:- kern met overdrachts-constructie;- gevelbuis;- kern met raamwerken.De plattegrondvorm is rechthoe-kig met in de kopgevels de uit-kragende erkers. Alle verticaleelementen zoals liften, trappen,kabels en leidingen zijn onder-gebracht in een centrale kern.De architect had een voorkeurvoor een vlakke gevel aan debinnenzijde, bekleed met een`regenjas'.Kern met overdrachtsconstructieIndien de binnenkern niet vol-doende stijf is, kan extra stijfheidworden toegevoegd door de gevel-kolommen stijf aan de kern te ver-binden met behulp van een over-drachtsconstructie op ??n of tweeniveaus in het gebouw. Dit zijnstijve vakwerkspanten of beton-wanden van kern naar gevel meteen hoogte van twee verdiepin-gen, die ervoor zorgen dat degevelkolommen het roteren vande kern verhinderen. De over-drachtsconstructies worden bijvoorkeur aangebracht ter plaatsevan technische ruimten. Aange-zien het lastig was de overdrachts-constructies te integreren in hetgebouwontwerp, is dit systeemafgevallen.Eenbijkomendnadeelvanoverdrachtsconstructiesisdatzij tijdens de uitvoering een ver-storende factor zijn.Millenniumtoren RotterdamBeton-innovaties makenhoogbouw tot interessanteuitdagingir. C.A.J. Sterken, BAM Planadvies, BunnikAan de sky-line van Rotterdam verrijst op een oppervlakte van amper 30 x 40m2??n van de weinige multifunctionele hoogbouwprojecten in Nederland:de Millenniumtoren. Met 34 verdiepingen en een hoogte van 134 m (metmast 149 m) is het tevens ??n van de hoogste gebouwen van ons land. Bij debouw zijn twee unieke bouwmethoden toegepast, namelijk de inzet van eenzelfklimmende gevelbekisting en de toepassing van het innovatieve BubbleDeck vloersysteem. Mede hierdoor kon de ruwbouw met een snelheid van vierwerkbare dagen per verdieping worden gerealiseerd.1 | Opengewerkte isometrieC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gUtiliteitsbouwcement 1999 8 35GevelbuisEen gevelbuis bestaat uit dicht opelkaar geplaatste kolommen, dieter plaatse van elke verdiepingbuigstijf worden verbonden methoge gevelbalken. Hierdoor ont-staat een met raamopeningengeperforeerde,indefunderingin-geklemde `gevelbuis' met de vloe-ren als verstrijvingsschotten, dieveel effectiever is dan een stijvebinnenkern. Bij de Millennium-toren zou de effectiviteit van degevelbuis sterk worden geredu-ceerddoorderelatiefgrotekolom-afstand van 3,60 m en de sparin-gen voor de uitkragende erkers.Door de erkers wordt op de meestcruciale plaats de gevelbuiswer-king verstoord. Uit constructiefoogpunt zou het veel gunstigerzijn de erkers in de langsgevels teplaatsen. Dit was echter architec-tonisch onaanvaardbaar.Kern met raamwerkenUiteindelijk is een stijve binnen-kern gekozen, in combinatie meteen`verzwakte'gevelbuis:tweeU-vormige gevelraamwerken die inde kopgevels ter plaatse van deerkers zijn verbonden door stijvebalken (fig. 2). De erkerbalkenzorgen voor de samenwerkingvan de met raamopeningen `door-ponste' U-vormige geveldelen.Het gedrag van de gevelconstruc-tie bij wind op de langsgevels ligttussen het gedrag van een stijvegevelbuis en het gedrag van tweeafzonderlijke U-vormige geperfo-reerde wanden, belast om hunzwakke as. De gevel met een diktevan 300 mm neemt 50% van dewindbelasting voor zijn rekening;deoverige50%wordtopgenomendoor de kern met wanddikten van300 en 400 mm.M a t e r i a a l k e u z eVoor het constructiesysteem zijnvervolgens drie materiaalvarian-ten onderzocht, met als uitgangs-punt een in het werk gestortebetonkern:- in het werk gestorte beton-gevel in combinatie met eenkanaalplaatvloer;- geprefabriceerde betongevel incombinatie met een kanaal-plaatvloer;- stalen raamwerkgevel incombinatie met een staalplaat-betonvloer.Multifunctioneel ontwerpDe Millenniumtoren is gesitueerd op ??n van de spaarzame toplocaties in het centrum vanRotterdam: hoek Weena - Kruisplein, naast het Plazagebouw en het concertgebouw De Doelen.De onderste dertien lagen van de toren zijn bestemd voor een vijfsterrenhotel (fig. A). De 21 ver-diepingen daarboven hebben een kantoorbestemming (fig. B). In eerste instantie waren op de tweehoogste etages vier luxe penthousesgesitueerd. Elk penthouse telde tweeverdiepingen en beschikte over eensauna, een solarium en een balkonop 124 m hoogte. De penthouses zijnlater vervallen en vervangen doorkantoren en vergaderruimten. Hetgebouw is onderkelderd met twee ver-diepingenvoorparkeren,dievooreengedeelte buiten de hoogbouw steken.De parkeergarage krijgt een verbin-ding met het Plazagebouw en hethotel wordt voorzien van een loop-brug naar De Doelen. De technischeruimten zijn geprojecteerd in de par-keerkelder, op verdieping 13-14 enboven in het gebouw op verdieping33-34. De kantoren en het hotelworden bereikt met twee afzonder-lijke liftgroepen.Veel aandacht is besteed aan de flexi-biliteit van het gebouwontwerp: defunctie van een verdieping moet in detoekomst nog kunnen wijzigen. Ditheeft geresulteerd in de keuze van eendieptemaat van 9 m van kern totgevel. Deze maat is zowel goed voorhet kantoordeel (kantoor 7,2 m met gang 1,8 m) als voor hotelkamers inclusief sanitair. Alle ver-diepingshoogten zijn 3,4 m, hetgeen ook voor de bouwmethode gunstig is. De kantoorlagen hebbeneen volledig open, vrij indeelbare plattegrond met een verlaagd plafond met een vrije hoogte van2,6 m. Op de hotellagen wordt alleen in de gangstrook een verlaagd plafond toegepast.De gevel, opgebouwd uit wit gepolijst graniet in combinatie met blauw-grijze glaspanelen, maakteen lichte en transparante indruk. De verticaliteit en hoogte van het gebouw worden extra versterktdoor de uitkragende erkers, voorzien van een glaspui, aan de noord- en zuidgevel van het gebouwen door de afschuining aan de top.A | Hotelbouwlaag 11 - 35500 +PB | Kantoorbouwlaag 27 - 99900 +P2 | Constructiesysteem kern met raamwerken4 | Uitvoering van de klimfaseringfase 1: storten van de vloer en sluiten van de buitenkist;fase 2: storten van de gevelwand;fase 3: ontkisten van de sluitwand, lossen van de gevel-wandsparingen, ontkisten van de stelwand entreffen van voorbereidingen voor het klimmen;fase 4: aanbrengen van de ophangschoen en hydraulischklimmen van het klimprofiel;fase 5: hydraulisch klimmen van de gevelwandbekisting;fase 6: stellen van de binnenkist, maatvoeren van desparing, plaatsen van vloerstempels en inhijsenvan de vloerplaten;fase 7: aanbrengen van de prefab kolomwapening,vlechten van de balkwapening en vlechten vande traditionele vloerwapening;fase 8: storten van de vloer en sluiten vande buitenkist.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t il i teit sb o u wcement 1999 836De drie varianten zijn getoetstaan de beoordelingscriteria: direc-tebouwkosten,benodigdecyclus-tijd, benodigde voorbereidings-tijd, bouwtijdrisico, invloed opverdiepingshoogte, eigen gewicht/invloed op fundering, invloed opgevel, geschiktheid voor het aan-brengen van kabels en leidingen,flexibiliteit voor het aanbrengenvan sparingen, benodigde tijdelij-ke ondersteuningen van de vloer,vereiste organisatiegraad (man-bezetting) en benodigd materieelvoor verticaal transport.Op basis van re?le vergelijkings-kosten is uiteindelijk gekozenvoor een in het werk gestortebetonkern, een in het werk ge-storte gevel en een kanaalplaat-vloer (later gewijzigd in de BubbleDeck vloer). Om de hoeveelheidwapening en het constructieop-pervlak te beperken, is zowel voorkern als gevel gekozen voor B 65.Ter plaatse van de vierde verdie-ping is een gedeelte van de geveluitgevoerd in B 85. De U-vormigegeveldelen worden buigstijf ge-koppeld door ingestorte stalenHE 600 B erkerbalken.Kort samengevat kan wordengesteld dat de staalvariant, doorde hogere materiaalkosten en dehoge kosten voor het aanbrengenvan de brandwerende bekleding,niet kon concurreren met beton.Aangezien de cyclustijd van vierwerkbaredagenperverdiepingbijalle varianten werd bepaald doorde bouw van de kern, werd quabouwsnelheidgeenwinstgeboektvoor de varianten in staal en ge-prefabriceerdbeton.Bijdevariantmet de geprefabriceerde beton-gevel waren de bouwkosten aan-zienlijk hoger en trad een ver-hoogd bouwtijdrisico op in ver-band met windverlet.B u b b l e D e c k v l o e rNa het gereedkomen van hetdefinitief ontwerp heeft de bouw-combinatie een haalbaarheidson-derzoek opgestart naar mogelijketoepassingvanhetnieuweBubbleDeck vloersysteem (foto 3). Aan-gezien de bouw reeds was begon-nen, waren de randvoorwaardendat het vloergewicht niet mochttoenemen en de constructiehoog-te ongewijzigd moest blijven.Uiteraard diende te worden aan-getoond dat het vloersysteem zouvoldoen aan de Nederlandse re-gelgeving voor veiligheid, bruik-baarheid, brand en akoestischekwaliteit. Tevens werden nogdiverse ontwerp- en uitvoerings-aspecten bestudeerd en is eenvloerdeel van 9 x 9 m2 beproefd.Na een onderzoek van circa vijfmaanden en na te zijn overtuigddat deze nieuwe vloer aan alleeisen en wensen voldoet, is dekanaalplaatvloer vervangen doorhetinnovatieveBubbleDeckvloer-systeem.Het Bubble Deck vloersysteem iseen variant op de breedplaatvloermet als belangrijkste verschil datin de vloer bolvormige ruimtenworden uitgespaard. Door deisotrope eigenschappen van debollen kan de vloer in twee rich-tingen dragen. Bij de toegepastevloerdikte van 330 mm bedraagtde diameter van de kunststofballen 270 mm. De onder- enbovenschil van de plaat zijn 30mm dik. De afstanden tussen deballenbedrageneveneens30mm.De geprefabriceerde plaatelemen-Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 43 | Inhangen van een BubbleDeck vloerelementC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gUtiliteitsbouwcement 1999 8 37ten met afmetingen van 3 x 9 m2worden compleet met onder- enbovenwapening en tussengeklem-de ballen aangevoerd en in hetwerk afgestort. In totaal zijn circaeen kwart miljoen ballen in detoren verwerkt. Om het betongoed rondom de ballen te latenvloeien is B 35 toegepast met eenplastificeerder en een grootstezeefmaat van 16 mm. De vloerenzijn monoliet afgewerkt.De belangrijkste voordelen vanhetBubbleDeckvloersysteemzijn:- relatief lichte vloerconstructie.De vloer met een dikte van330 mm heeft een gewicht ge-lijk aan een massieve vloer van215 mm (reductie van 35%);- vlakke vloerconstructie.Als gevolg hiervan heeft deopdrachtgever besloten om inde hotelkamers het verlaagdplafond te laten vervallen;- grote elementen van 3 x 9 m2,waardoor het aantal kraan-handelingen tot een minimumkan worden beperkt;- relatief weinig toegevoegdearbeid op de bouwplaats.De stekkenbakken bij de kernen de gevel moeten wordenuitgebogen en bovenwapeningter plaatse van de kern, als-mede koppel- en voegwape-ning moeten in het werkworden aangebracht;- geen oplegnokken ter plaatsevan de kern en de gevel. Ditbetekent een vlakke bekistingwaarin voor de koppelingstekkenbakken worden aan-gebracht;- grote flexibiliteit bij het aan-brengen van sparingen,hetgeen met name in hethoteldeel voordelen opleverde;- en zeker niet onbelangrijk:het is een concurrerend vloer-systeem.U i t v o e r i n g e n l o g i s t i e kBouwen op de locatie van deMillenniumtoren is als het warebouwenonderjevoeten(ziecover-foto). Nauwelijks ruimte vooropslag; de bouwvloer is de bouw-plaats. Door het enorme bouwvo-lume op de zeer kleine bouw-plaats was de logistieke planningvan groot belang voor het welsla-gen van dit project. Voor de bouwis zoveel mogelijk gerekend opmontage vanaf de wagen, in com-binatie met beperkte opslag ophet voorterrein, in de kelder en opde verdiepingen. De afroep enaanvoer wordt door een logistiekmanager geregeld volgens eentransportschema met als uit-gangspunt alle leveringen `exactop tijd' en `klaar voor gebruik'.Bij het streven naar een minimalebouwtijd is het verticale transportde kritieke factor, waarbij vooralde maximale kraancapaciteit vandoorslaggevende betekenis is. Inverband met de beperkte ruimtekonden op dit project slechts tweetorenkranen worden geplaatst.Deze kraancapaciteit als gegeven,in combinatie met de wens vaneen cyclustijd van vier werkbaredagen per verdieping, heeft geleidtot een aantal kraanonafhanke-lijke bouwsystemen. De belang-rijkste zijn zelfklimmende bekis-tingen voor kern en gevel, eenvaste betonpomp in de kern enkraanloze gevelmontage. Het ver-ticaal transport wordt uitgevoerdmet twee torenkranen, een goe-derenlift en drie personenliften.De definitieve liften zijn pas ineen laat stadium van de bouwgereed en kunnen maar beperktworden ingezet voor het transportvanlichtematerialenenpersonenin de fijne afbouwfase.Een minimale bouwtijd kan ener-zijds worden bereikt door debewerkingstijden (cyclustijden)te verkorten en anderzijds doorde intervallen tussen de diversebewerkingen te beperken. Hetverkorten van de cyclustijdenbetekent in de ruwbouwfase hettoepassen van geavanceerde ar-beidsextensieve bouwmethodenen uitvoeringstechnieken. Bij deMillenniumtoren is de hoeveel-heid toegevoegde arbeid op debouwplaats beperkt door dewapening zoveel mogelijk te pre-fabriceren, de inzet van zelfklim-mende bekistingen en de keuzevan het Bubble Deck vloersys-teem (fig. 4).Fase 5 Fase 6 Fase 7 Fase 8C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t il i teit sb o u wcement 1999 838Een derde invloedsfactor op debouwtijd,dievaakwordtvergeten,is verlet door weersinvloeden ofverstoringen. Vooral het windver-let kan bij hoogbouw behoorlijkoplopen; bij teveel wind moetendekranenbuitenwerkingwordengesteld. Voor de beperking vanhetwindverletishetduseveneensgunstig om te streven naar kraan-onafhankelijke systemen. Doorde procesbeheersing van debetonverharding kon het vorst-verlet worden beperkt. Door derelatief zachte winter en de toege-paste betonsterkteklasse B 65,was het niet noodzakelijk de klim-bekistingen te isoleren.De kans op verstoringen is hetgrootst bij onderdelen met eenhoge organisatiegraad op debouwplaats en bij het niet op tijdnakomenvanverplichtingendoorde diverse bouwpartners. Doorhet grote repetitie-effect ontstaateen soort productietrein die bijeen verstoring van het procesvolledig stagneert, omdat er geenuitwijkmogelijkheid is naar eenander gebouwdeel. Bij het optre-den van verstoringen is het bouw-tijdrisico dan ook erg groot. Uiter-aard stelt het voork?men vanstoringen hoge eisen aan eentijdige informatieverstrekking enaan de organisatie van werkvoor-bereiding, uitvoering en logistiekvan het project.Z e l f k l i m m e n d eg e v e l b e k i s t i n gBij de bouw van de Millennium-toren wordt voor de eerste keer inNederland een zelfklimmendegevelbekisting toegepast. Dezebekisting is al veelvuldig gebruiktbij hoogbouw in de VerenigdeStaten, Zuid-Oost Azi?, Australi?en Duitsland, maar nog nieteerder in Nederland. De zelfklim-mende gevelbekisting is, in com-binatie met een zelfklimmendekernbekisting, toegepast om debenodigde kraancapaciteit en hetwindverlet te beperken. Zelfklim-mende kernbekistingen zijn inNederland eerder toegepast bij deZ?richtoren in Den Haag en deRembrandt-toren in Amsterdam.Dezelfklimmendegevelbekistingis opgebouwd uit klimprofielenmet daaraan bevestigd de kist-constructie. De klimprofielenworden bevestigd aan ophang-schoenendieinhetbetonzijnver-ankerd. Het draagframe van debekisting bestaat uit een zoge-noemdegalgconstructie,waaraande binnenbekisting is opgehan-gen en die naar binnen kanwordenverplaatst.Hetgrotevoor-deel van de galgconstructie is dater geen klimconstructie aan debinnenzijde van de gevel aanwe-zig is, waardoor de vloer directaansluitend aan het wandstortkan worden aangebracht (foto 5).Op de binnenbekisting zijn een-voudig te lossen stalen gevel-raamsparingen gemonteerd, diede wanden opdelen in kolommenen balken. De binnenkist fun-geert als stelkist, waartegen dewapening wordt aangebracht.Om de hoeveelheid vlechtwerkte beperken zijn de wapenings-korven van de kolommen gepre-fabriceerd. De buitenkist is desluitkist en kan over een afstandvan 750 mm naar buiten wordengereden. Het hydraulisch klim-men van de klimprofielen en degevelbekisting duurt circa twintigminuten. De bouw van de kernloopt twee verdiepingen voor opde gevel.Om het betonstorten te vereen-voudigen wordt het verdichtings-arme betonmengsel met kraan enkubel gestort. De kern en devloeren worden met de beton-pomp gestort.K r a a n l o z e g e v e l m o n t a g eDe gevel van de Millenniumtorenis voor het grootste gedeelte opge-bouwd uit een aluminium gor-dijngevel in kadersysteem. Dekaderelementen met afmetingenvan 1,8 x 3,4 m2 worden volledig,met beglazing en graniet, inde fabriek geprefabriceerd. Deprefab elementen worden aan degevel bevestigd volgens het aan-schuifsysteem. Per verdiepingworden de elementen in hori-zontale richting aansluitendgeplaatst. Als laatste wordt eensluitelement aangebracht meteen afwijkende detaillering. Deprefab kaderelementen wordenaan de betongevel bevestigd metingestorte ankerrails en omega-profielen. De verankeringen heb-benstelmogelijkhedenvan20mmin drie richtingen.Het grote voordeel van ditsysteem is de snelle kraanlozeplaatsing van binnenuit in twee ?driedagenperverdieping.Depro-ductie van ??n verdieping wordtverpakt in pallets met zes ele-menten.Depalletswordenmetdebouwkraanviauitsteeksteigersopde verdieping gelost. De montagezelf gebeurt met een monorail-systeem. De monorail wordt zes ?acht verdiepingen hoger beves-5 | Vloerveld binnen degevelbekisting. Linksbovende `galgconstructie'; links-midden de stalen balk diede U-vormige gevelraam-werken met elkaar verbindtOrganisatieBij de realisering van de Millenniumtoren heeft de opdrachtge-ver gekozen voor een `Design and Build'-opdracht. Zowel tijdensde ontwerp- als de bouwfase trad de bouwcombinatie op als co?r-dinator en budgetbewaker van het bouwteam. Vanaf het beginis gewerkt aan een gezamenlijke benadering en een goede afstem-ming van de verschillende disciplines, met als doel een completeintegratie van het bouwkundig, constructief en installatietech-nisch ontwerp en de bouwmethode. Telkens weer zijn alle gepre-senteerde oplossingen en alternatieven getoetst aan de criteriatijd, geld en kwaliteit en aan de invloed op de andere disciplines.Bij dit soort complexe hoogbouwprojecten grijpen de diverse dis-ciplines zodanig in elkaar, dat alleen een integrale aanpak inbouwteamverband kan leiden tot innovaties en een goed resul-taat. Vooral de integrale aanpak, gericht op samenwerking vanalle bij het bouwproces betrokken partijen, heeft bijgedragen aanhet uiteindelijke optimale resultaat.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gUtiliteitsbouwcement 1999 8 39tigd aan de op maat gestelde ver-ankeringen van de gevelelemen-ten. Met een op afstand bedien-bare katrol met hijshaak wordende elementen aangepikt, naarbuiten getransporteerd en vanbinnen uit gemonteerd (foto 6t.m. 8).T e n s l o t t eIn oktober 1999 is het hoogstepunt bereikt van dit boeiendegebouw en in juni 2000 zal hetproject worden opgeleverd. Rot-terdamisdanweereenhoogbouwrijker, waarbij door meervoudiggrondgebruik op een zeer kleinoppervlak een verblijf- en werk-situatie `hoog in de lucht' wordtgeleverd. Met dit project isbewezen dat voor beleggers enbouwers met een langetermijn-visie hoogbouw een interessanteuitdaging biedt. sProjectgegevensopdrachtgever:Kintel Rotterdam bvarchitect:Webb Zerafa Menkes Housden (Canada)projectarchitect:AGS Architekten & Plannersconstructeur:D3BN Civiel Ingenieurshoofdaannemer:Bouwcombinatie Weenatoren, gevormddoor Ballast Nedam IGB en BAM Utiliteits-bouwleverancier gevel:Belgo Metal (Belgi?)leverancier bekisting:Doka Nederlandleverancier Bubble Deckvloerelementen:Dycore Verwo Systems in opdracht vanBubble Deck Nederland6 | Kantelen van eennatuursteenplaatFundering en bouwputHet gebouw is gefundeerd op 350 geheide prefab betonpalen 450 x 450 mm2met een maximale belastingscapaciteit van 3800 kN. De palen zijn vanafmaaiveld met een oplanger op diepte geheid. Ondanks het zware heiwerkhebben vrijwel alle palen de juiste diepte van circa NAP - 25 m bereikt. De 8 mdiepebouwputwerdomslotendooreenzwareLarssen430damwand,op1,7mdiepte gesteund door een betonnen stempelraam.Het stempelraam met stempels 0,6 x 0,6 m2 en gordingen 0,6 x 1,2 m2 werdgedragen door hulppalen, die tevens definitieve paal in de fundering waren.Om opbarsten van de bouwput te voorkomen is in de eerste zandlaag eenspanningsbemaling toegepast. De hoogbouw staat op een 2 m dikke funde-ringsplaat, tijdens een continustort van 27 uur met twee betonpompen gestort.Hiervoor is een aangepast betonmengsel met lage hydratatiewarmte toegepast.Storten van de funderingsplaat onder het betonnen stempelraam foto: DA'S KRAS7 | Draaien van een natuursteenplaat8 | Natuursteenplaat gemonteerd