Ontwerp Singelgrachtgarage - Marnix Van tenderontwerp naar DO 1 Bouwkuip Singelgrachtgarage - Marnix, foto: Mobilis / Gitte Spinder 1 18? CEMENT 7 20 22 De Singelgrachtgarage - Marnix is gepositioneerd tussen de (historische) bebouwing van aan de ene zijde de Marnixkade (oos- telijk) en aan de andere zijde de Nassaukade (westelijk) (fig. 2) . De in-/uitrit is gelegen aan de noordzijde ter plaatse van het Frederik Hendrikplantsoen. De zuidzijde, met de ventilatieschacht, be- vindt zich bij het Tweede Marnixplantsoen. De garage bestaat uit twee parkeerlagen ge- heel onder het water van de Singelgracht. De parkeergarage biedt ruimte aan minimaal 800 parkeerplaatsen en heeft een lengte van zo'n 420 m. Met de realisatie van de parkeergara- ge wordt bijgedragen aan de ambitie van de gemeente Amsterdam om de binnenstad zo- veel mogelijk autovrij te maken en de grach- tengordel deels parkeervrij. Met het oog op de toekomst worden bij ingebruikname van de parkeergarage al 10% van de plekken voorzien van elektrische laadpalen. In het ontwerp van de garage is rekening gehouden met de mogelijkheid om dit aantal uit te breiden naar 100%. Bijzondere eisen in relatie tot ontwerpkeuzes Voor het ontwerp golden een aantal niet alle- daagse eisen. Zo is de aanwezigheid van een gr oot aantal oude (deels monumentale) bomen kenmerkend voor het project. Deze bevinden zich aan weerszijden van de gracht, waarbij met name de bomen aan de zijde van de Nassaukade sterk overhellen richting de gracht. Bij een groot aantal bomen hangt de kroon grotendeels boven de gracht en reiken de takken zelfs tot in het water. Het behouden van deze gezichtsbepa- lende bomen was een contractvereiste. Het behoud ervan heeft dan ook sterk meegewo- gen in de te maken keuzes in het ontwerp van de parkeergarage. Mede hierdoor is er- voor gekozen de ontwerpbreedte van de parkeergarage te beperken tot circa 25,5 m. Deze breedte is qua interne parkeerruimte niet het meest efficiënt, aangezien er in dwarsrichting maar drie rijen met voertui- gen kunnen parkeren en er twee rijbanen nodig zijn. Om de bomen ter plaatse van de in-/ uitrit te kunnen behouden, zijn in het voor- traject een aantal bomen door gemeente Amsterdam verplaatst. Op een deel van de in-/uitritconstructie moest in het ontwerp rekening worden gehouden met een belas- ting van eventueel in de toekomst geplante extra bomen. Ook voor de voetgangersentrees werden speciale eisen geformuleerd. Twee van de vijf voetgangersentrees bevinden zich aan de zijde van de Marnixkade binnen de contouren van het parkeergebouw. Dit betekent dat deze voetgangersentrees in de gracht liggen (fig. 3). Daarom was aan drie zijden een aan- vaarbescherming voor vaartuigen nodig. IR. ARNO POELS ¹ ) Constructeur Witteveen+Bos IR. JOHN ROS Constructeur Witteveen+Bos ING. HANS LAAGLAND Constructeur Witteveen+Bos auteurs In het centrum van Amsterdam, onder de Singelgracht, wordt gewerkt aan een nieuwe tweelaagse parkeergarage: Singelgrachtgarage - Marnix. In het ontwerp golden enkele bijzondere eisen, waarbij ook maakbaarheid een grote rol speelde. Een review van het tenderontwerp leidde tot een aanpassing van prefab naar in situ. 1) Sinds 1 september 2022 werkt Arno Poels bij Royal HaskoningDHV CEMENT 7 2022 ?19 Tenderontwerp Aan het tenderontwerp van de garage lag een variantenstudie ten grondslag, waarbij is gevarieerd met het aantal parkeervakken, de hoek van de parkeervakken en het aantal parkeerlagen in relatie tot de beperkte breedte van de Singelgracht. Dit heeft geleid tot een tweelaagse parkeergarage van ongeveer 420 m lang en 25,5 m breed (fig. 4). Beide parkeer- lagen bestaan uit drie rijen met parkeervak- ken en twee rijbanen. Aan de noordzijde van de parkeergarage bevindt zich de interne hellingbaan, die aansluit op de in-/uitrit. De parkeergarage heeft vijf entreevoorzienin- gen. De positie en lay-out van deze entree- voorzieningen op het maaiveld zijn vooraf in samenspraak met de omgeving bepaald en daarmee een vast gegeven voor het ontwerp. Behoudens de lay-out is in de tenderfase uiteraard gekeken naar de maakbaarheid en bouwmethode. Uitgangspunt was een beton- constructie die wordt gerealiseerd in een bouwkuip, bestaande uit damwanden, een éénlaags stempelraam onder w ater, GEWI- ankerpalen en een vloer van onderwaterbe- ton, die in de eindfase samenwerkt met de constructievloer. Mede op basis van de EMVI-aspecten (zoals het minimaliseren van vervoers - be wegingen en zoveel mogelijk transport over het water), het behoud van de bomen, de beperkte bouwruimte, logistieke moge- lijkheden en bouwtijd, is in het tender - ontw erp gekozen voor toepassing van een prefab betonconstructie. Hierbij worden op de vloeren prefab voorzetwanden en 2 Situatieschets Singelgrachtgarage - Marnix 3 Voetgangersentree Marnixkade, bron: Mobilis TWEELUIK Dit is het eerste deel van twee artikelen over de Singelgrachtgarage - Marnix. Dit eerste deel gaat het over het ont- werp, in het tweede deel wordt nader ingegaan op de uitvoering. PROJECTGEGEVENS project Singelgrachtgarage - Marnix opdrachtgever Gemeente Amsterdam opdrachtnemer Mobilis architect Studio Leon Thier constructief ontwerp Witteveen+Bos 2 3 20? CEMENT 7 20 22 kolommen geplaatst waar vervolgens een tussenvloer van kanaalplaten met druklaag op aangebracht wordt. Voor de bovenste parkeerlaag geldt hetzelfde stapelbare prin- cipe, waarbij het dek uitgevoerd wordt met volstortliggers.Uitgangspunt bij deze methodiek was om telkens moten van circa 30 m van onder tot boven te realiseren. Hierbij zou een hijs- kraan op de reeds gerealiseerde constructie worden gebruikt om de volgende moot te bouwen. Wijziging van prefab naar in situ Na gunning zijn de gemaakte keuzes tijdens de (vrij korte) tenderfase opnieuw afgewogen. Risicogestuurd is daarbij met name gekeken naar de volgende aspecten: grondkerende- en waterkerende functies van de verschillende elementen; waterdichtheid van de constructie en met name de aansluitingen tussen verschillende elementen; spanningswisselingen in de constructie door het snel aanbrengen van bovenbelas- ting van de kraan, op de reeds gerealiseerde moot; haalbaarheid van de uitvoeringsplanning gelet op de contractuele mijlpalen; logistiek van de prefab elementen in relatie tot beperkte bouwruimte en kraancapaci - teit; mogelijkheden om meerdere bouwstromen gelijktijdig uit te voeren. Bij het bouwen met prefab elementen was er onvoldoende vertrouwen in het realiseren van een waterdichte constructie en in de haalbaarheid van de bedachte bouwfasering, waarbij een kraan op de net gebouwde con- structie zou worden gepositioneerd. Daarom is besloten om voor een relatief beproefde en robuuste constructie te kiezen, waarbij deze in het geheel in situ wordt gerealiseerd. Hierbij speelde ook de betrouwbaarheid van de uitvoeringsplanning een rol. Definitief ontwerp Algemene doorsnede? De algemene door- snede van de parkeergarage bestaat uit een geheel van in het werk gestorte wanden, vloeren en kolommen (fig. 5). De garage kent twee ongelijke overspanningen van 9,5 m en 15 m. De stabiliteit in dwarsrichting wordt verzorgd door de momentvaste knopen. De waterdichte schil wordt gevormd door de betonconstructie, waarbij de damwanden grondkerend zijn in de eindfase. Tussen de damwanden en betonwanden wordt een opbouw van waterdruk aangenomen, aange- zien de verbinding tussen dek en damwand niet waterdicht is gedetailleerd. Daarnaast zijn de damwanden zelf ook niet waterdicht en is lekkage door de damwandsloten en aansluitingen aannemelijk. Bij het bepalen van de wapening is conform de Eurocode rekening gehouden met een strengere scheurwijdte-eis vanwege de waterdruk op de wanden en vloeren. 4 Plattegrond tenderontwerp Het behouden van de gezichtsbepalende bomen was een contractvereiste 4 CEMENT 7 2022 ?21 5 6 De keldervloer bestaat uit een definitieve geïntegreerde staalvezelver- sterkte onder- waterbetonvloer 5 Algemene doorsnede, bron: Mobilis 6 Detail poeren De keldervloer bestaat uit een geïntegreerde staalvezelversterkte onderwaterbetonvloer (OWB-vloer), bestaande uit 800 mm onder- waterbeton en een 400 mm constructieve vloer. De tussenvloer en dekvloer hebben diktes van respectievelijk 450 mm en 800 mm. Het afschot van de vloeren is in de construc- tieve vloer meegenomen, waardoor de vloer ter plaatse van de kolommen 75 mm dikker is. Naast de wanden zijn kleine afvoergoten met een diepte van 20 mm opgenomen. Ook deze zijn in de constructieve vloer opgeno- men. De wanden aan de Nassaukade zijn 300 mm dik, aan de Marnixkade 400 mm. De afwijkende wanddiktes zijn het gevolg van de ongelijke overspanningen. De kolommen hebben afmetingen van 600 x 400 mm² en zijn afgerond tot een ovale vorm met een straal van R = 200 mm. In het definitief ontwerp is de algemene doorsnede volledig uitgewerkt. Deze algeme- ne doorsnede diende als basis voor de uit- werking van alle afwijkende doorsneden in rekenmodellen: zuidelijke kopzijde met installatieruimte, ventilatieschacht en voetgangersentree; voetgangersentree B aan de Nassaukade; voetgangersentree A aan de Marnixkade; noordelijke kopzijde met interne helling- baan en opening naar de in-/uitrit. Vanwege gelijkwaardigheid was het niet voor alle voetgangersentrees nodig aparte reken- modellen te maken. Definitieve (gewapende) onderwaterbeton- vloer? De OWB-vloer dient in de bouwfase als waterkering voor de bouwkuip en als 22? CEMENT 7 20 22 nok/opstort op het betondekstaalconstructie (buizen en profielen) fender (soort rubber) op de stalen profielen stempel tussen de damwanden. In de eind- fase vormt de OWB-vloer een geïntegreerde vloer met de constructieve betonvloer. De samenwerking tussen beide vloeren wordt verzorgd door deuvels, die worden inge- boord in de OWB-vloer. Het deuvelpatroon is gebaseerd op de optredende dwarskrach- ten in de vloer, waarbij een groter stramien is toegepast in de velden dan bij de wanden en kolommen. De OWB-vloer wordt ondersteund door GEWI-ankerpalen in een stramien van 2,65 x 2,5 m² en damwanden aan weerszij- den van de parkeergarage. In de bouwfase worden alle palen op trek belast. In de eind- fase worden de GEWI-ankerpalen nabij de damwanden en de middenkolommen op druk belast, terwijl de veldpalen op trek belast blijven. Voor de trekpalen is een schotel in de OWB-vloer én een schotel in de constructie- ve vloer geplaatst. De ponskegel van de trek - paal wordt immers gevormd door de hoogste schotel en daarbij geldt: hoe hoger, hoe beter. Voor de trek-drukpalen worden beide scho- tels in de OWB-vloer geplaatst. De ponskegel van de drukpalen wordt gevormd door de k olomomtrek. De hoogte van de schotels in eindfase is minder van belang. In de bouw - f ase treedt ter plaatse van de (dan nog niet aanwezige) middenkolommen echter de hoogste trekkracht op, waardoor het aan - brengen van twee schotels in de OWB-vloer gunstig is. Ter plaatse van de kolommen worden in de OWB-vloer wapeningskorven toegepast. Deze worden over de palen op de schotels geplaatst (fig. 6), waarna de OWB-vloer wordt gestort. De korven voorzien in de moment- en dwarskrachtcapaciteit ter plaatse van de kolom en worden doorgetrokken tot het punt waar de capaciteit van de constructieve vloer in staat is het moment en de dwarskracht op te nemen. De korven hebben een afmeting van 10 x 4 m² (l x b), en liggen in verband met de afwijkende overspanningen links en rechts 50 cm excentrisch naar de zijde van de Marnixkade. Naast korven onder de middenkolom zijn ook wapeningskorven toegepast onder de wanden van de interne voetgangersen - trees aan de Marnixkade en ter plaatse van de interne hellingbanen. Ook hier treedt een te groot moment en dwarskracht op om met enkel de constructieve vloer op te nemen. Voor deze wapening is hetzelfde principe aangehouden als voor de korven onder de kolommen, waarbij deze dus zijn doorge- trokken tot het punt waar de constructieve vloer de belasting alleen kan opnemen. Aanvaarbescherming? Zoals benoemd, liggen twee voetgangersentrees in de gracht. In figuur 3 is te zien dat de trap bovenkomt in het water van de Singelgracht, waarna de kade wordt bereikt via een loopbrug. Omdat de voetgangersentrees zich in het water bevinden, is rondom een aan - 7 7 Aanvaarbescherming voetgangersentree CEMENT 7 2022 ?23 vaarbescherming voor vaartuigen gereali- seerd (fig. 7). De aanvaarbescherming be- staat uit een stalen raamwerk, dat tegen een nok op het dek van het parkeergebouw wordt bevestigd. Ter hoogte van de bovenste vloer in de voetgangersentree bevindt zich aan de buitenzijde een fenderconstructie, bestaande uit rubberen elementen waarmee energie kan worden geabsorbeerd. Doordat de fender zich niet ter hoogte van de impact bevindt, wordt de kracht over een grotere lengte van de fender verdeeld. Hierdoor kan ter hoogte van de impact een grotere ver - plaatsing optreden en dus een grotere ener- gie worden opgenomen, en daarmee een la- gere belasting op de betonnen constructie. 420 m zonder dilataties? De gehele parkeer- garage is uitgevoerd zonder dilataties. Na re- alisatie bevindt de parkeergarage zich in een geconditioneerde omgeving ? bijna volledig onder water ? waardoor de temperatuurs- invloeden beperkt zijn. Daarnaast zou het toepassen van een dilatatie over de gehele doorsnede van de parkeergarage leiden tot gevoelige constructieonderdelen, die nader- hand niet meer bereikbaar zijn wanneer toch lekkage zou optreden. Ter onderbouwing van de keuze geen dilataties toe te passen, is een analyse ge- maakt van de optredende krachten en mo- menten in de constructie door verhinderde vervorming ter plaatse van de voetgangers- entrees buiten de hoofdkuip. Hier treedt immers de grootste verhinderde vervorming op vanwege de damwanden om de voetgan- gersentrees die zich buiten de contour van het parkeergebouw bevinden. Er is een bovengrenssituatie en een realistische situatie beschouwd. In de bo- vengrenssituatie zijn de horizontale onder- steuningen door de damwanden als star beschouwd, terwijl in de realistische situatie een onderbouwde veerwaarde is gegeven aan de ondersteuningen. Hieruit is gebleken dat de wapening in de constructie voldoende is om de verhinderde vervorming op te ne- men, zelfs in de bovengrenssituatie. Tussen de parkeergarage en de in-/uit- rit is wel een dilatatie toegepast. Hiertoe is besloten vanwege het verschil in funderings - niveau van de in-/uitrit en de parkeergarage, en het gr ote verschil in bovenbelasting door grond en verkeer ten opzichte van alleen wa - ter. De dilatatie gaat door een kolom, die als g evolg hiervan in tweeën is gesplitst. In-/uitritconstructie? De in-/uitritconstructie bevindt zich in het Frederik Hendrikplant- soen en onderkruist de Nassaukade (fig. 8). Na de tenderfase is deze constructie gewij- zigd. Oorspronkelijk was hiervoor een vlak- ke vloer voorzien die daarna een helling van 10% naar het maaiveld maakt. Om een ver- keersveiligere aansluiting op de bestaande weg te kunnen creëren, is de lengte van de in-/uitrit geminimaliseerd door de vloer in het oorspronkelijk vlakke deel onder een helling van 3% te leggen. Hierdoor was het ook mogelijk om een veiligere kruising Omdat twee voetgangers- entrees zich in het water bevinden, is rondom een aanvaarbe- scherming voor vaartuigen gerealiseerd 8 8 In-/uitrit in Frederik Hendrikplantsoen, bron: Mobilis 24? CEMENT 7 20 22 tussen auto's en fietsers te realiseren. De in-/uitritconstructie bestaat uit in het werk gestorte wanden en vloeren. De overspan- ning bedraagt circa 10 m in het brede ge- deelte en circa 6,8 m in het smalle gedeelte. Ter plaatse van de aansluiting met de par- keergarage waaiert de breedte van het brede gedeelte uit (fig. 9). De aansluiting van de in-/uitrit op de parkeergarage bevindt zich op niveau -1 en betreft een gesloten bakcon- structie (fig. 10a). De aansluiting van de in-/ uitrit op de weg bestaat uit een open bak- constructie (fig. 10b). Hierbij is rekening ge- houden met opspanning van de grond door uitzetting als gevolg van zonaanstraling van het betonoppervlak. Om optimaal gebruik te maken van de beperkte ruimte tussen de bomen zijn de dubbele in -/uitriteilanden (het gedeelte tus - sen twee rijstroken) verschoven ten opzichte v an elkaar ontworpen (fig. 11). Hiermee bleek een breedte van circa 10 m realiseerbaar. Interne hellingbanen? In het tenderontwerp was een dubbele rechte hellingbaan ontwor- pen met het hart op de kolommenrij. Na de tenderfase is dit gewijzigd naar een wokkel- constructie aan de noordelijke kopzijde van het gebouw (fig. 11). Deze wijziging was het gevolg van een optimalisatie op basis van een rijcurvesimulatie. Daaruit bleek dat niet alle manoeuvres met auto's konden worden uitgevoerd. Dit heeft geleid tot een andere oplossing en positie van de interne helling- baan. De wokkelconstructie wordt onder- steund door wanden, die op de -2-vloer een volledige ondersteuning voor de hellingbaan verzorgen. Naar het dek toe zijn de wanden gesegmenteerd (fig. 11). De reguliere kolom- menstructuur wordt hier dan ook onderbro- ken, waarbij de ondersteuning van het dek door de gesegmenteerde wanden wordt ver- zorgd. Dit heeft constructief tot gevolg dat de richting van de krachtswerking verandert. In de algemene doorsnede is deze over de korte richting van het parkeergebouw, bij de interne hellingbanen is dit over de lange richting. Toleranties Toleranties spelen in het ontwerp van de parkeergarage een grote rol. Enerzijds zijn er (standaard) toleranties op de dikte van de OWB-vloer, anderzijds zullen er toleranties optreden in de plaatsing van de damwanden, GEWI-ankerpalen en wapeningskorven in de OWB-vloer. Voor de toleranties op de plaatsing van de GEWI-ankerpalen en de wapeningskorven zijn grenswaarden opge- geven. Bij overschrijding van de grenswaar- den wordt een constructieve analyse uitge- voerd naar de invloed op de krachtswerking en wordt bepaald of wijzigingen ten opzichte van het oorspronkelijke wapeningsontwerp nodig zijn. 9 9 In-/uitrit in Frederik Hendrikplantsoen CEMENT 7 2022 ?25 De gehele parkeergarage is uitgevoerd zonder dilataties 10b 10a 11 10a Gesloten bakconstructie van de in-/uitrit 10b Doorsnede open bakconstructie van de in-/uitrit 11 In- en uitrit definitief ontwerp 26? CEMENT 7 20 22 Voor de plaatsing van de damwanden geldt dat een te grote tolerantie kan leiden tot een clash met de betonwand of een te grote af- stand tussen de betonwand en de damwand. Hiermee is in het ontwerp rekening gehouden door de volgende toleranties aan te houden: 200 mm voor locaties waar de damwanden vanaf het water aangebracht moeten worden (alle damwanden voor de parkeergarage in de gracht); 100 mm voor locaties waar de damwanden vanaf het land worden geplaatst (in-/uitrit). De toleranties (positionering, scheefstand en uitbuiging na leegpompen) worden hier- mee geacht voldoende te zijn afgedekt. In- dien alsnog een clash tussen damwand en betonwand wordt gevonden, wordt per situ- atie de invloed op het wapeningsontwerp beschouwd. Indien de afstand tussen de betonwand en damwand groter wordt, zal een kleiner aandeel van de dwarskracht in de -2-vloer, als gevolg van normaalkracht in de wand, via directe krachtsafdracht naar de damwand vloeien. Daarnaast wordt de effectiviteit van de stiftdeuvels aan de dam- wand (t.b.v. de verbinding van de -2-vloer) negatief beïnvloed en zal het moment in de -2-vloer onder de betonwand toenemen. Planning Ten tijde van het schrijven van dit artikel is de bouwkuip van de parkeergarage volledig gerealiseerd, en de ruwbouwfase in volle gang. De vloeren op niveau -2 zijn nagenoeg gereed en ook de eerste tussenvloeren zijn inmiddels gestort. De komende periode wordt de bouwstroom voor het dek van de garage opgestart. Ook ter plaatse van de in-/uitrit zijn de eerste moten gerealiseerd. De verwachting is dat de ruwbouwfase medio 2023 gereed zal zijn. 12 12 Impressie interieur parkeergarage CEMENT 7 2022 ?27