C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gH oogbou w32 cement 2007 5Als onderdeel van de sinds 1990jaarlijks gehouden internationaleworkshop `High Rise Buildings' isdoor constructeur J. Zils van Skid-more, Owings & Merrill (SOM,Chicago) en W. Dom, projectleiderhoogbouw bij aannemer Besix eenavondprogramma aan de TU Delftverzorgd. Onderwerp van de voor-drachten was de Burj Dubai (deToren van Dubai).De hoogte is vanaf het begin eenbelangrijk aspect geweest. In deinitiatieffase werd gestreefd naareen bouwwerk met minimaal 160verdiepingen en een hoogte vanminimaal 800 m. Het hoogstegebouw tot nu toe is het 509 mhoge Taipei 101 (tabel 1). Perapril/mei 2007 is de Burj Dubai(foto 1) de 442 m hoge SearsTower (Chicago) al in hoogtegepasseerd. Architecten- en inge-nieursbureau SOM heeft behalvedeze Sears Tower ook EuropointII, III en IV in Rotterdam ontwor-pen.De hoogte die bij voltooiing vande Burj Dubai bereikt zal zijn, iseen streng bewaard geheim. Intheorie is het uit constructiefoogpunt mogelijk tot 950 mhoogte te reiken. Afronding vande werkzaamheden is gepland pereind 2008. De bouw heeft dan 47maanden geduurd (gerekendvanaf het starten met bouwenvanaf de funderingsplaat). In 2009moeten de bewoners en gebrui-kers hun intrek in het bouwwerkkunnen nemen.De toren zal meer hoogterecordsbreken. Niet alleen wordt de wol-kenkrabber het hoogste gebouwter wereld, het wordt ook dehoogste constructie ter wereld. Zowordt het hoger dan de Taipei 101(509 m), het Petronius Platform inde Golf van Mexico (610 m), deKVLY-TV mast te North Dakota(628,8 m) en de ingestorte radio-mast Konstantynow (Warschau;646 m; 1973-1991).Het blijft een discussiepunt hoede hoogte moet worden berekend.Moet bijvoorbeeld een topcon-structie en/of spits wel of nietworden meegeteld? Het gevolg isdat thans vier verschillende defini-ties worden gebruikt. De BurjDubai krijgt daarom een zodanigehoogte dat deze, ongeacht degehanteerde definitie, bij voltooi-ing altijd de hoogste wolkenkrab-ber ter wereld zal zijn.B o o m t o w n D u b a iDe ontwikkeling van onroerendgoed is in Dubai circa vijf jaargeleden in een stroomversnel-ling gekomen (foto 2), omdatvanaf dat moment ook buitenlan-ders onroerend goed mochtenbezitten.De Burj Dubai maakt onderdeeluit van een groter geheel datwordt ontwikkeld door Emaar pro-perties; in totaal 4 miljoen m2vloeroppervlak wordt gerealiseerd.De totale projectkosten zijn circa10 miljard dollar; de casco bouwvan de Burj Dubai vergt hiervancirca 900 miljoen dollar.Met een totaal vloeroppervlakvan 456 000 m2heeft de BurjDubai een relatief bescheidenaandeel in het gehele onroerendgoed project (met o.a. hotels enhet grootste winkelcentrum terwereld) waarvan het deel uit-maakt. Het bouwwerk is gesplitstin een `laag' gedeelte (het`podium') en een `toren'-gedeelte,respectievelijk 279 000 m2enBurj Dubai: hoogstegebouw ter werelddr.ir.drs. C.R. Braam, TU Delft, faculteit CiTGIn Dubai is thans de Burj Dubai in aanbouw, een wolkenkrabber die na vol-tooiing het hoogste gebouw ter wereld zal zijn. De precieze hoogte is eengeheim, maar verwacht wordt dat deze ruim boven de 800 m zal liggen. Doorvertegenwoordigers van de constructeurs en de aannemers is in twee onlangsgehouden voordrachten ingegaan op technische aspecten van het ontwerp,de constructie en de uitvoering.Tabel 1 | Hoogste gebouwen ter wereldnr. wolkenkrabber hoogte (m) verdiepingen jaar1. Taipei 101 509 m 101 20042. Petronas Tower 1 452 m 88 19983. Petronas Tower 2 452 m 88 19984. Sears Tower 442 m 108 19741 |De Burj Dubai inaanbouw(foto: Doka)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gH oogb ou wcement 2007 5 33186 000 m2in omvang. In detoren komen 664 hotelkamers (toten met bouwlaag 39), 586 apparte-menten (tot en met bouwlaag 108op circa 375 m) en 46 verdiepin-gen voor winkels en kantoren (toten met bouwlaag 153 op circa570 m). Op niveau 123 (442 m)komt een uitzichtpunt, een zoge-heten `panoramadek'. Dat istevens het hoogst voor publiekbereikbare punt. Geheel boveninkomen voorzieningen voor com-municatie (zes bouwlagen; circa605 m), een stalen torenconstruc-tie en een spits. Onderin hetbouwwerk zijn 3000 parkeerplaat-sen voorzien.Omdat de vorm spitstoelopend is,neemt het bruikbare vloeropper-vlak per verdieping af: van3500 m2op grondniveau tot650 m2bovenin.De belangstelling voor de apparte-menten was enorm; binnen driedagen waren deze allemaal ver-kocht.O n t w e r p , s t i j f h e i d e nd y n a m i s c h g e d r a gHet ontwerp is organisch en cul-tureel ge?nspireerd en heeft een Y-vorm als grondvlak (fig. 4): eenkern met drie zijvleugels, dezelfdevorm als de hymenocallis, een inde regio veel voorkomende woes-tijnbloem. Deze vorm is ookgunstig met het oog op het uit-zicht, het invallend licht en deprivacy: een naar verhoudinggrote omtrek en weinig zijde-lingse inkijk. In de hoogte ver-springt de vormgeving stapsgewijsdoor afwisselend de zijvleugels inte korten. Hierdoor verjongt dedoorsnede spiraalsgewijs. Nadatde vormgeving in grote lijnen wasvastgelegd, is in een omvangrijkonderzoek uitgebreid aandachtbesteed aan het gedrag onderwindbelasting. De regio is metbetrekking tot wind als `gemid-2 |De bouw in Dubai is ineen stroomversnellinggekomen(foto: Doka)3 |Artist impression BurjDubai(PRNewsFoto/Otis ElevatorCompany)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gH oogbou w34 cement 2007 5deld' geclassificeerd; met betrek-king tot seismische activiteit isdeze `laag'. Met schaalmodellen ishet gedrag onder windbelastingonderzocht. Hiertoe zijn doorRowan, Williams, Davies andIrwin (RWDI) uit Gulph (Ontario,Canada) diverse schaalmodellengemaakt en in de windtunnel enin detailstudies onderzocht. Deschaal varieerde van 1:500 voor degehele toren tot 1:50 voor alleenhet bovenste gedeelte in verbandmet ruimtebeperkingen in de 9 mhoge windtunnel. De schaalmo-dellen zijn niet alleen gebruiktvoor het analyseren van het totaal-gedrag maar ook voor het onder-zoeken van de winddruk en wind-zuiging die op grote hoogte op degevelelementen zullen worden uit-geoefend.De optredende uitbuigingen enversnellingen zijn belangrijkecomfortparameters. Uit simula-ties is gebleken dat bij een wind-snelheid met overschrijdings-kans van eenmaal in de vijftigjaar een uitbuiging van 1450 mmop 605 m hoogte optreedt; dat isop het bovenste niveau van hetgedeelte waar de communicatie-voorzieningen zich bevinden. Inde bovenste kantoor-/winkel-ruimte (570 m) is dat 1250 mm,op het panoramadek (442 m)750 mm en in het bovensteappartement (375 m) 540 mm.De versnelling bedroeg in eeneerste ontwerp tot 0,037 g vooreen storm met een vijfjarige her-halingstijd. Door de ori?ntatie envorm van de toren en de con-structieve parameters aan tepassen bleek het mogelijk dezeterug te brengen tot 0,019 g.Hierbij speelde ook het door diep-gaand statistisch windonderzoekverkregen extra inzicht een groterol. De vorm en detaillering vande gevelbekleding hebben uitge-breid aandacht gekregen. Dezebleken van grote invloed op hetvervormingsgedrag. Nadat deresultaten van modelproevenbeschikbaar waren gekomen, konde voorspelling verder verbeterdworden en werd 0,012 g bereikt.De versnelling is afhankelijk vanhet hoogteniveau: als deze 0,024 gaan de top is, is deze 0,010 g ophet panoramadek en 0,07 g voorde bovenste appartementen. Defrequentie van de trilling bepaaltmede de eis omdat deze bepalendis voor de voelbaarheid van bewe-gingen. Ter vergelijking: NEN6702 geeft, als sprake is van eenwoonfunctie, dat de versnellingkleiner moet zijn dan 0,1 m/s2voor frequenties vanaf 1 Hz. Detoelaatbare versnelling neemt toeals de frequentie afneemt; bij 0,1Hz is deze circa 0,22 m/s2. Omdatvoor werkruimten grotere versnel-lingen worden toegestaan danvoor woonruimten, is het boveninpositioneren van de winkelruim-ten uit dat oogpunt gunstig. Inbijvoorbeeld de John HancockTower (Boston, VS, 1977, 241 m,60 verdiepingen) is het net omge-keerd. In deze wolkenkrabberwerden op verdieping 58 achteraftwee 300-tons massadempersyste-men aangebracht om `zeeziekte' tevoorkomen. In de Burj zijn al welvoorzieningen getroffen om ach-teraf zo'n massa aan te brengen.De plattegrond en materiaalkeuzehebben in positieve zin bijgedra-gen aan het voorspelde gunstigevervormingsgedrag van de BurjDubai. Daar waar in de Ver-enigde Staten hoogbouw veelal instaal wordt uitgevoerd, wordtvoor de Burj Dubai gewapendbeton toegepast. Dit geldt overi-gens in grote meerderheid voor4 |Het grondvlak heeft deY-vorm van een hymeno-callis bloem(foto Doka)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gH oogb ou wcement 2007 5 35de hoogbouw in Dubai. De rela-tief grote massa van beton heefteen grote natuurlijke demping.Tevens is gekozen voor een plat-tegrond met grote stijfheid (fig.5): in het midden van de Y-vormbevindt zich een hexagonalekern. In deze kern met hoge tor-siestijfheid komen de liften enserviceschachten. Drie van de zeszijkanten verzorgen de toegangtot de drie assen. Evenwijdig aanelke as, ter weerszijden van eencentraal gelegen `gangpad', bevin-den zich wanden met een grotedwarskrachtcapaciteit. Aan deeinden van de assen worden dewanden afgesloten met `hamer-kop' dwarswanden. Deze levereneen grote bijdrage aan de buig-stijfheid. Dit geldt ook voor dezware kolommen (? 600 mm) diezich aan het uiteinde van elke asbevinden. Aanvullend zijn nog opvijf niveaus vakwerken tot buitende kern aangebracht. Deze lokaleverstijvingen beperken de uitbui-ging aanzienlijk. Dit alles heeftgeleid tot een constructie met eengunstig vervormingsgedrag,mede omdat men erin is geslaagdde translatie- en torsiecomponen-ten in de uitbuiging nagenoeg loste koppelen. In hoge gebouwenwordt een combinatie van beidenamelijk als onprettig ervaren.De Burj Dubai heeft in de eerstevier uitbuigingsvormen onderdynamische belasting alleen eentranslatiecomponent.De breedte/hoogteverhoudingvan de Burj Dubai is lastig aan tegeven; deze is sterk afhankelijkvan het niveau waar wordtgemeten. Uitgaande van deafmetingen ter plaatse van deovergang van podium naar toren,is deze circa 1:10,8 ? 1:11. Voorde Sears Tower geldt een verhou-ding 1:7,4.D r a a g c o n s t r u c t i eUit het genoemde aantal vierkantemeters is al gebleken dat hetpodium een belangrijk onderdeelvan het geheel is. Dat blijkt ookuit het materiaalgebruik: van de intotaal 260 000 m3gewapend betondie wordt gebruikt, wordt 115 000m3verwerkt in het podium. Intotaal 35 000 ton staal wordt toe-gepast, waarvan 31 000 ton wape-ningsstaal en 4000 ton construc-tiestaal. Het constructiestaal wordtvooral daar toegepast waar dedoorsnede verjongt en grote belas-tingen uit bovengelegen verdie-pingen moeten worden gespreid.Het meeste constructiestaal wordtingestort in de betonconstructie.Het geheel is gefundeerd op boor-palen ? 1500 mm en een lengtevan 48 m. Het draagvermogen is3000 ton per paal. Op de bouw-plaats zelf zijn proefbelastingentot 6000 ton uitgevoerd.5 |Plattegrond met schema-tisch de bekistinginzet(illustratie: Doka)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gH oogbou w36 cement 2007 5De funderingsplaat met een diktevan 3,7 m is vervaardigd vanbeton met sterkteklasse C80/95.Daarop komen vijf ondergrondsebouwlagen. Extra aandacht isbesteed aan de duurzaamheidomdat het grondwater een relatiefhoog chloridegehalte heeft, name-lijk driemaal het gehalte van deenkele kilometers verderopgelegen zee. Daarom is kathodi-sche bescherming toegepast en iseen grote betondekking gehan-teerd. In de bekisting is een water-onttrekkende huid toegepast zodathet betonoppervlak zeer dicht is.Vanaf een bepaald niveau wordtsterkteklasse C60/75 toegepast.Alles is ter plaatse gestort; erwordt geen prefab toegepast.Omdat de overspanningen doorde vele dragende wanden relatiefklein zijn, kunnen de vloerenworden uitgevoerd als vlakkeplaatvloeren met een dikte van200 mm.Vervormingen door krimp enkruip blijken niet tot complicatieste leiden. Omdat de toren nietsymmetrisch is, zullen de tijdsaf-hankelijke vervormingen wel toteen uitbuiging leiden. Deze over-hang wordt geschat op 200 mmna verloop van 5 - 10 jaar. Ter ver-gelijking: voor de Sears Tower isdeze 150 mm. De uitbuiging iswel relevant voor de liften.U i t v o e r i n gHet beton wordt tot bouwlaag 145,dat is tot een hoogte van 531 m,met een druk tot maximaal 320bar verpompt. De leidingen zijnin de kern aangebracht. Driepompen worden ingezet. Dezwaarste pomp heeft een capaci-teit van 71 m3/uur. Een van dedrie pompen fungeert als reserve.Deze pompen zijn niet in staathet beton tot het vereiste niveau tebrengen (beton wordt toegepasttot en met 620 m hoogte). Voorhet storten boven niveau `531 m'is daarom een enkele secundairepomp beoogd, die ingeschakeldkan worden vanaf ongeveer 442 mhoogte en verder kan doorpompentot het gewenste hoogteniveau(220-260 bar; 110 m3/uur). Het isde vraag of die secundaire pompook werkelijk zal worden ingezet.Dit met het oog op de logistiekeconsequenties en de gevolgenvoor de bouwsnelheid. Ook moetdan zeer waarschijnlijk hetmengsel worden aangepast methet oog op een extra `stop' onder-weg. Het mengsel is zeer vloei-baar, mede dankzij de inzet vansilica fume en superplastificeer-ders.Eenmaal op een bepaald niveauaangekomen, wordt de betonspe-cie horizontaal verdeeld metbehulp van vier kraanarmen: ??nvoor de hexagonale kern en ??nvoor elk van de drie assen.Vanwege de hoge temperaturen,die overdag kunnen oplopen tot50 ?C, vindt het storten nietoverdag maar in de avond ennacht plaats. Er wordt naargestreefd niet te storten bij omge-vingstemperaturen boven de40 ?C.Voor de bouw wordt gebruikgemaakt van een klimbekisting(foto 7). Vijzels duwen de bekis-ting naar boven in een tempo vanongeveer 1 bouwlaag per week.Doorstempelen vindt plaats overvier bouwlagen, daar waar vijf ?zeven gebruikelijk is. Dit is medebereikt door bij het stempelen ookgebruik te maken van schoren, dieeen gedeelte van de belastingdirect afdragen naar de wanden.De hexagonale stabiliteitskernloopt geheel door tot en metbouwlaag 154 op circa 575 mboven maaiveld. Daarboven wordttweederde deel van de kern door-6 |Start bouw(foto: Doka)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gH oogb ou wcement 2007 5 37gezet, later eenderde deel van dekern tot het niveau 620 m isbereikt. Vanaf niveau 585 m wordtde draagconstructie tevens in staaluitgevoerd en vanaf niveau 620 mis deze geheel in staal.Het verticale transport vindt plaatsmet drie torenkranen die met detoren mee naar boven klimmen.Hun hijscapaciteit ligt tussen de11 en 25 ton. De torenkranen zijnop een ruimtelijk vakwerkgeplaatst dat op twee posities isverbonden met de toren, geheelonderaan en circa 16 m hogergelegen. Bij het klimmen van eentorenkraan wordt deze eerstbovenaan voorzien van een extraverbinding met de toren, waarnade kraan verticaal wordt verscho-ven. Eenmaal bovenin aangeko-men, is het voor de kranen nietmogelijk de spits direct teplaatsen. Daarom wordt deze130 m lange holle stalen buis(? 2100 mm, 500 ton) inwendig,in de toren, opgebouwd en naarboven gevijzeld en verankerd.Na het afronden van de werk-zaamheden worden de torenkra-nen gedemonteerd. De laatst over-gebleven torenkraan wordt indelen door een kleinere kraannaar beneden getransporteerd.Vervolgens zorgt een nog kleinerekraan voor het weer afbreken vandeze kraan. Daarna zijn de delenklein en licht genoeg om met eenlift te worden getransporteerd.Tot een zekere hoogte geschiedtde positiebepaling met drie grond-stations en een station bovenin deconstructie. Op grote hoogtewordt overgestapt op een `dubbel'systeem, waarbij bovenin de con-structie nog drie antennes wordentoegevoegd. Deze gebruiken satel-lietnavigatie voor plaatsbepalingen koppelen die informatie terugaan een grondstation, dat op zijnbeurt weer in contact staat meteen referentiestation. De positievan deze referentie wordt regel-matig gecontroleerd en indiennodig aangepast.Tijdens de bouw zijn in totaal(hoofd- en onderaannemers) 5000? 6000 werknemers op de bouw-plaats actief. Er wordt zes dagenper week gewerkt in een tweeploe-gendienst. Voor het omvangrijketransport zijn veertien liftkooienbeschikbaar.Hoe belangrijk het vestigen vaneen hoogterecord is, blijkt uit hetnog tijdens de bouw aanpassenvan de constructie, waardoor eengrotere hoogte dan eerst gedachtkan worden bereikt. Dit alles naaraanleiding van geruchten datelders al een ontwerp voor eennog hoger bouwwerk werdgemaakt. Uiteraard had een enander aanzienlijke gevolgen: hetstaalverbruik nam toe met 12 000ton, deels in de vorm van con-structiestaal. nProjectgegevensopdrachtgever:Emaar Propertiesarchitect en constructeur:Skidmore, Owings and Merrillhoofdaannemer:Samsung, Besix en Arabtecleverancier klimbekisting:Dokaleverancier vloerbekisting:Meva7 |Met de klimbekistingwordt 1 bouwlaag perweek gerealiseerd(foto: Doka)