De eerste vijf verdiepingen van het torengebouw zijn ingericht als hotel. Op de zesde verdieping bevinden zich de technische installaties. De constructie van het torengebouw bestaat uit een centrale betonkern, zestien gevelkolommen en vlakke vloerplaten in nagespannen beton. Het torengebouw wordt ondersteund door een twee verdiepingen hoge sokkel. De dragende kolommen en wanden van het torengebouw worden doorgetrokken in de kelderruimte eronder. De sokkel, die op palen is gefundeerd, herbergt een restaurant, een multifunctionele evenementenruimte, een foyer en het eigenlijke casino. De sokkel is afgedekt met een landschapsdak, een glooiende oppervlakte in nagespannen beton die is aangelegd met bestrating en duinlandschap.

Naast de sokkel bevindt zich de 350 m lange parkeerkelder, twee bouwlagen diep onder de zeedijk. Die parkeerkelder is ontworpen als een kolommenvrije koker met een dakplaat in nagespannen beton, opgelegd op de zijwanden van de parkeerkelder. Ook de parkeerkelder rust op een paalfundering.

Bruno De Maegd licht toe hoe zij het constructief ontwerp hebben aangepakt. “De vragen waarmee we als ingenieursbureau worden geconfronteerd in een complex project zoals het nieuwe casinogebouw in Middelkerke, zijn bijzonder gevarieerd. Hoe worden diverse belastingen in en op het bouwwerk afgedragen tot de fundering? Waar komen de funderingspalen en hoe bepalen we hun draagkracht? Hoe dimensioneren we de betonnen en stalen balken, kolommen en vloeren? En hoe kunnen we op een slimme manier allerlei constructieve details uitwerken? Mijn ervaring leert dat één vraag daarbij cruciaal is: hoe bouwen we constructieve rekenmodellen die ons zo efficiënt mogelijk de resultaten leveren die we écht nodig hebben?

Geheel in lijn met het constructief traject dat we bij aanvang van dit project hadden uitgestippeld, hebben we met de Diamonds-rekensoftware van BuildSoft afzonderlijke 3D-moedermodellen gebouwd voor het torengebouw, de sokkel en de parkeerkelder, waar nodig aangevuld met afgeleide 2D rekenmodellen.”

“We zijn bij Cobe niet zo een fan van het ‘one size fits all’-principe. Voor ons begint elk project met pen en papier. We stippelen een constructief traject uit op basis van rekenmodellen die zo nauw mogelijk aansluiten bij hoe de constructie werkt. Voor het constructief ontwerp van het casinogebouw in Middelkerke kozen we voor een pragmatische mix van 2D- en 3D-rekenmodellen in functie van de grote constructieve vragen. Een 3D-moedermodel gebruikten we bijvoorbeeld om een gewichtsberekening te maken of om de impact van windbelasting op de buigstijve kern van het torengebouw te bepalen. Afgeleide 2D-rekenmodellen zetten we dan weer in om balken, kolommen, vloerplaten en wanden te dimensioneren.”

De Maegd gaat meer in detail in hoe de constructieve rekenmodellen van torengebouw en sokkel zijn ingezet. “Dankzij de vele handige hulpmiddelen die Diamonds biedt, kan een 3D-rekenmodel zoals dat van het torengebouw vlot worden opgebouwd (fig. 3). Daarbij ga ik meestal uit van een reeks punten en lijnen in een horizontaal vlak, bijvoorbeeld geïmporteerd met behulp van een DXF-bestand. Via extrusie kan het model van de centrale kern makkelijk worden gegenereerd. Anderzijds kunnen ook de lijnelementen van de gevelkolommen vlot worden gecreëerd door het kopiëren en automatisch verbinden van punten.”

Alle gevelkolommen zijn betonkolommen, met uitzondering van de dubbelhoge kolommen in de 6 m hoge entreehal onderaan het torengebouw. Omwille van de beduidend hogere kniklengte werd hier gekozen voor stalen kolommen. Op de plaatsen waar het torengebouw wordt ondersteund door de sokkel zijn vaste steunpunten gedefinieerd: zestien vaste steunpunten onderaan de kolommen en vaste steunlijnen onderaan de wanden van de centrale betonkern.

De Maegd: “De reactiekrachten ter plaatse van die steunpunten waren meteen ook de eerste resultaten waar we naar uitkeken bij elke variante van dit rekenmodel (fig. 4). Omgekeerd werden die reactiekrachten ingevoerd als krachten op het rekenmodel van de onderliggende sokkel om zo de impact van de permanente belastingen en de gebruiksbelastingen van het torengebouw door te leiden naar de funderingsaanzet. Anderzijds werd dit 3D-rekenmodel ook gebruikt voor de normcontrole van de betonwanden van de centrale kern en van de stalen en betonnen gevelkolommen. Daarbij levert Diamonds de wapeningssecties van de centrale kern van het torengebouw en van de betonnen gevelkolommen volgens Eurocode 2 (uiteraard inclusief knikcontrole van die kolommen) (fig. 5). Ook voor de stalen kolommen voert Diamonds een staafcontrole uit, conform Eurocode 3. Dit 3D-rekenmodel levert meteen ook de spatkrachten aan beide uiteinden van de hellende kolommen onderaan het torengebouw. Daarmee moeten we als constructeur verder aan de slag en de aansluiting van kolommen zo detailleren dat de berekende spatkrachten op een goede manier worden ingeleid in de vloerplaten onder- en bovenaan.”

“In het 3D-rekenmodel van de sokkel (fig. 6) werden de reactiekrachten uit het rekenmodel van het torengebouw als belasting ingevoerd. Daarnaast moest uiteraard ook rekening worden gehouden met de extra belasting uit het landschapsdak boven het restaurant, de evenementenruimte en het casino.

Omdat we zelf niet verantwoordelijk waren voor de dimensionering van die dakplaat in nagespannen beton, hebben we het landschapsdak in het rekenmodel van de sokkel niet opgenomen als een constructief element, maar als een uitwendige belasting op die plaatsen waar het wordt ondersteund door kolommen en wanden. De belasting van het landschapsdak op de sokkel werd afgeleid uit de reactiekrachten, berekend met een afzonderlijk 2D-model van de dakplaat onderworpen aan permanente en gebruiksbelasting.”

“Een dergelijke aanpak sluit perfect aan bij onze basisfilosofie, om alleen die elementen mee te nemen in een 3D-rekenmodel die van invloed zijn op de vragen die we beantwoord willen zien: wat zijn de reacties op de fundering en hoe dimensioneren we de vloerplaten in gewapend beton? Maar binnen het uitgestippelde constructief traject werken we wel bijzonder rigoureus. Zo bevat het 3D-rekenmodel van de sokkel heel accuraat alle elementen die bijdragen aan de afdracht van de belasting tot de fundering, inclusief alle openingen die aanwezig zijn in wandelementen.”

“Om de reacties op de fundering te berekenen, werden verende steunpunten gedefinieerd ter plaatse van de funderingspalen. Anders dan bij de gewichtsberekening voor het torengebouw, is het hier essentieel om te werken met verende steunpunten om rekening te houden met een zekere herverdeling van de reactiekrachten. Op basis van deze berekeningen konden we de draagkracht en de positie van elke individuele funderingspaal begroten en optimaliseren.

Voor de dimensionering van de vloerplaten in gewapend beton hebben we gewerkt met 2D-plaatmodellen die werden afgeleid uit het 3D-moedermodel van de sokkel. Op die manier konden we zeer gericht werken aan het constructief ontwerp van die vloerplaten, en daarbij zo nodig lokale aanpassingen doorvoeren in het 2D-rekenmodel. Handig daarbij is dat Diamonds niet alleen de theoretische wapeningssecties berekent volgens de Eurocode 2, maar de gebruiker ook toelaat om een praktisch wapeningsnet te definiëren (fig. 7 en 8). Op die manier kunnen we snel zien waar bijlegwapening is vereist en zo de basis leggen voor het wapeningsplan. Bijkomend voordeel is dat Diamonds meteen ook rekening houdt met die praktische wapening bij de berekening van de gescheurde doorbuiging in bruikbaarheidsgrenstoestand, en zo een realistisch beeld geeft van de werkelijk te verwachten doorbuigingen.”

“Het constructief ontwerp van het nieuwe casinogebouw in Middelkerke voegt een mooie referentie toe aan de vele projecten waarin we hier bij Cobe de Diamonds-rekensoftware van Diamonds hebben ingezet,” besluit De Maegd. “Voor ons hoort rekensoftware in de eerste plaats een handig hulpmiddel te zijn dat ons helpt de meest prangende constructieve vraagstukken op te lossen. En daar slaagt Diamonds met verve in.”