Uitkraging op uitkraging Woontoren Belvedère wordt naar boven toe steeds breder Bij het binnenrijden van Hilversum door de Amaliatunnel is woontoren Belvedère niet te missen. Door zijn vorm ? met een smalle basis die naar boven toe steeds breder wordt ? en dankzij de grote uitkragende balkons, is het een opvallende verschijning. 6? CEMENT 8 2020 1 2 De 34 m hoge Belvedèretoren is gebouwd op een kavel in de oksel van Oostereind en Van Linschoten - laan, aan een van de invalsroutes aan de oostkant van Hilversum. Deze kavel heeft een driehoekige vorm en een totaaloppervlak van 3000 m². Slechts een klein deel daarvan, namelijk 450 m², kon worden bebouwd als gevolg van vereiste minimale afstand tot de erfgrens en de aan - wezigheid van een hoofdwaterleiding en een riolering (fig. 2). Met dit kleine bebouwbare oppervlak waren slechts vier appartementen op de begane grond mogelijk. Bij de maxi - maal toegestane bouwhoogte van 11 verdie- pingen zouden 44 appartementen kunnen worden gerealiseerd. Dit appartementen - complex was financieel echter pas haalbaar bij ten minste 55 wooneenheden. Dit gege - ven, in combinatie met de hoge grondprijs, waren belangrijke randvoorwaarden die aan de basis lagen van het markante ontwerp: een kleine footprint en naar boven toe steeds verder uitkragende verdiepingsvloeren. Met dit ontwerp kon niet alleen het gewenste aantal appartementen worden gerealiseerd, ook de wens van de opdrachtgever om de appartementen in verschillende grootte aan te kunnen bieden kon zo worden ingevuld (fig. 3). PROJECTGEGEVENS project Belvedère opdrachtgever Novaform Vastgoedontwikkelaars architect René van Zuuk Architects constructeur Advies- en Ingenieursbureau Van de Laaraannemer Lokhorst Bouw en Ontwikkelingoplevering eind 2017 1 Woontoren Belvedère wordt naar boven toe steeds breder, foto: Base Photography 2 Kavel met ligging waterleiding en riool CEMENT 8 2020 ?7 merk B1-Rmerk B2-R Iedere keer wanneer het gebouw een sprong maakt, is dat er een van 1,6 m. Dit gebeurt in totaal vier keer, wat de totale uitkraging aan alle vier de zijden op 6,4 m brengt (fig. 4). Wanneer ook de uitkragende balkons hier nog bij worden opgeteld, ontstaat een uit- kraging van 9,6 m. De appartementen in de woontoren zijn overhoeks geplaatst, zodat ieder apparte- ment twee oriëntatierichtingen heeft (fig. 3). Dit geeft een hoge mate van flexibiliteit bij het indelen van de plattegronden en zorgt er tevens voor dat iedere bewoner een balkon heeft dat door de zon kan worden bereikt. Constructieve opzet De hoofddraagconstructie van het gebouw bestaat uit zes in het werk gestorte beton - wanden, drie in elke richting (fig. 5). Het zijn deze wanden die uitkragen. De vloeren De totale uitkraging bedraagt 6,4 m aan alle vier de zijden 3 Plattegrond van de tiende verdieping IR. MONIQUE HAENEN projectleider / constructief ontwerper Advies- en Ingenieursbureau Van de Laar auteur ? uitgevoerd als breedplaatvloeren ? dragen van wand naar wand en kragen op zichzelf niet uit. Wel zorgen de vloeren voor de hori - zontale krachtsoverdracht tussen de tegen - over elkaar gelegen wanden. Daartoe zijn trekbanden in de vorm van wapening in de vloeren aangebracht (fig. 5 en 6). Om zoveel mogelijk plattegronden in de woningen te kunnen realiseren, zijn op veel plaatsen openingen in de dragende wanden ontworpen. De metselwerk buitenschil hangt per verdieping met geveldragers aan de vloer- randen. Ter plaatse van de overstekken zijn panelen met steenstrips aan de onderzijde van de vloeren bevestigd. Prefab balkons De appartementen zijn ontworpen met bal - kons tot 6,3 x 3,2 m². Deze zijn uitgevoerd in prefab beton. De dieptemaat van 3,2 m 8? CEMENT 8 2020 3 1+DO merk B2-/ :: : : : : 9- 2WrDSSeQKXLV 71WrDSSeQKXLV 72 2 3 DIJeZ YORer merk B1-/ : merk B-R :: : : : : : 12 KRRJ O  ..9: .. 9: .. 12 KRRJ O 129: 12 KRRJ O 12 .. 9: 12 KRRJ O  .. 9: .. 9: ..9: 4 Dwarsdoorsnede van het gebouw was te groot om de balkons als uitkragende plaat aan de vloerrand te realiseren. Dit zou leiden tot te grote krachten in deze vloerrand. Niet alleen zouden de momenten en vervormingen hier zeer groot worden, ook het ophangen van de reactiekrachten uit de vloer in de betonwanden waar de verdieping uitkraagt, was niet meer goed mogelijk. In plaats daarvan zijn de zijwan -den van de balkons gebruikt als dragende elementen. Deze wanden zijn door middel van isokorven als uitkragende wandliggers aan de betonwanden en ?penanten van de hoofddraagconstructie opgehangen (door- dat zowel in de gevel- als in de middenwan - den raam en deursparingen aanwezig zijn, is op die plaatsen sprake van penanten, fig. 4 en 7). De balkonplaat van 215 mm dik overspant op die manier de 6,3 m van zij- wand naar zijwand. Constructief gezien zijn de balkons losgehouden van de vloer. De penanten waaraan de zijwanden van de balkons zijn bevestigd, zijn behoor- lijk slank wat leidde tot een extra uitdaging bij de verankering van de isokorven. De reactiekrachten uit het balkon hebben daardoor zware, dichte wapening tot CEMENT 8 2020 ?9 4 5 6 7 5 Dragende wanden 6 Principe van het evenwicht in de constructie 7 Stalen juk voor het opnemen van de stortbelasting van de uitkragende wanden gevolg. De penanten zijn 1:1 uitgetekend om er zeker van te zijn dat alle wapening en isokorfstaven met de juiste buigstralen en dekkingen in de penant konden worden opgenomen. Door het betonmengsel aan te passen naar een hoge sterkte met een fijne korrel, konden de penanten in de door de architect gewenste slanke vorm worden uitgevoerd. De wanden en penanten van de kelder tot aan de 3e verdiepingsvloer zijn uitgevoerd in C53/65, daarboven is alles uitgevoerd in C35/45, met uitzondering van de kleine penanten waar balkons aan han - gen. Deze zijn ook in C53/65 gestort. Fundering Doordat Hilversum op de zandgronden van de Utrechtse Heuvelrug ligt, hoefden geen funderingspalen te worden aangebracht. Op het zandpakket is op 4 m diepte een betonplaat van 1 m dik aangebracht ? onder de toren zit een eenlaagse kelder met bergingen. De sterkteklasse van deze keldervloer is C35/45 en hij bevat 120 ton wapeningsstaal (foto 8). Er is een bereke- ning gemaakt van de benodigde krimpwa - pening. Hiervoor wordt een aanzienlijk deel van het basisnet Ø25-150 gebruikt. Op 10? CEMENT 8 2020 8 9 de plaatsen waar de grote dwarskrachten in de vloer optreden is tevens beugelwape- ning opgenomen. In de rekenmodellen zijn naast de windbelastingen ook de situaties belast-on - belast meegenomen. Ook het feit dat de wanden niet exact symmetrisch zijn, leidt tot een excentriciteit op het systeem. Dit vertaalt zich in lokaal hogere beton- en grondspanningen. De grote van de funde- ringsplaat is zodanig gekozen dat grond - spanningen en horizontale verplaatsingen van het gebouw aan de top binnen de daar- aan gestelde eisen blijven. De funderings- plaat is 1,5 m breder dan de footprint van het gebouw. In een van de oksels van het gebouw is ook gelijk een funderingsplaat gestort voor de torenkraan. Voor de aannemer was de aanleg van deze fundering een behoorlijke uitdaging. Vanwege de aanwezigheid van een betonnen waterleiding, een riolering en een doorgaande weg vlak langs de bouwkavel (fig. 2) kon de bouwput name- lijk niet overal worden uitgegraven met een talud. Plaatselijk was een grondkering nodig. Deze grondkering moest met be- hulp van een trillingsvrije methode wor- den aangebracht, omdat trillingen zouden kunnen leiden tot onacceptabele zettingen voor de hoofdwaterleiding. Bovendien moest de grondkering als verloren worden beschouwd, omdat het verwijderen ervan ook weer zou kunnen leiden tot onaccepta - bele zettingen. Daarom is aan twee zijden gewerkt met een CSM-wand (foto 8). Dit is een wand die in het werk wordt gemaakt door de harde zandige grondslag te ver- snijden en te vermengen met een cement- mix. Ten behoeve van voldoende constructie­ hoogte zijn de zijwanden van de balkons gebruikt als dragende elementen 8 Uitvoering keldervloer in de bouwput met aan twee zijden een CSM-wand 9 Spanningen in een van de wanden in y-richting CEMENT 8 2020 ?11 10 11 Berekening Om de dragende betonconstructie van de vierzijdig uitkragende toren te berekenen is het eindige-elementenprogramma AxisVM gebruikt. Hoewel het gebouw op het eerste oog symmetrisch lijkt, is dit ten gevolge van de diverse sparingen en asymmetrisch geplaatste balkons niet het geval. Om de berekening van de bovenbouw inzichtelijk te houden, is het model geknipt in twee losse modellen, namelijk de wanden in de x-richting en de wanden in de y-richting (fig. 9). In deze modellen zijn ook de vloer- schijven gemodelleerd, die de wanden aan elkaar koppelen (fig. 10). Op deze manier kon de stijfheid, de verdeling van de belas- tingen over de verschillende wanden en de horizontale vervorming worden bepaald. Het effect van de koppeling van de twee systemen op de stijfheid van het ge- heel is niet meegenomen. Wel is in een aantal vereenvoudigde modellen bepaald welke gevolgen het samenwerken van de wanden in de cijferassen en letterassen heeft. Uit deze modellen blijkt dat de ver- vorming van de wanden ten gevolge van de koppeling met ongeveer 40% afneemt. Het totale gebouw is dus aanzienlijk stijver dan uit de berekening blijkt. Dit komt doordat in werkelijkheid de wanden gaan samenwerken omdat ze aan elkaar vast zijn gestort. De doorsnede waar beide wanden elkaar raken is gecontroleerd op de afschuiving die er doorheen moet. Beide afzonderlijke wanden zijn vervolgens gewapend alsof de koppeling er niet is, wat voor de wanden een veilige aanname is. Vervolgens is nader ingezoomd op de verschillende spanningen in de wanden om de wapening te bepalen. Hierbij is reke- ning gehouden met de 120 minuten brand - werendheidseis. Uitvoering Tot en met de wanden op de tweede verdie- ping was het in de uitvoering een kwestie van traditioneel stapelen van betonwanden met daarop de breedplaatvloeren. Maar vanaf ongeveer peil +10 m beginnen de wanden uit te kragen. Rondom de toren is een steigerconstructie mee opgetrokken die steeds de stortbelasting van een boven - gelegen verdiepingsvloer en het eigen ge- wicht van één laag prefab balkons kan dragen (foto 11). Deze steigerconstructie kon echter de hoge stortbelasting uit de uikkragende wanden niet dragen. Daarom zijn in iedere betonwand onder de uitkra - gingen stalen jukken gemonteerd, bevestigd via stekankers aan de wand (fig. 7). Deze jukken dragen de stortbelasting van de uit- kragende wanden en de daarop dragende verdiepingsvloeren. Gedurende de bouw Stalen jukken dragen de stort­ belasting van de uitkragende wanden en de daarop dragende ver­ diepingsvloeren 10 Model van de wanden in één richting, gekoppeld aan vloerschijven 11 Het gebouw in de steigers, bron: Armonta Steigerbouw 12? CEMENT 8 2020 12 zijn de jukken bij iedere nieuw te maken uitkraging mee naar boven verplaatst. Omdat de uitkragende betonwanden tijdens de uitvoering de stortbelasting van de bovenliggende wanden en vloeren moe- ten kunnen dragen, treden tijdens de uit- voering andere krachten op dan in de eindsituatie. Per stap in de uitvoering is hiervan een beschouwing gemaakt en waar nodig is wapening in de wanden toegevoegd. Er zijn eisen gesteld aan de minimale beton - sterkte van de wanden in de verschillende uitvoeringsfasen. Voor de aannemer is een werkvolgorde uitgeschreven waarin per fase is aangegeven wat de betonsterkte zou moeten zijn voordat verder mocht worden gebouwd. Dit is door de aannemer samen met de betoncentrale gemonitord. Op een enkele plaats zijn zelfs wandsparingen tijdelijk dicht gestort om op die manier de capaciteit van de wandschijven te verhogen en daarmee meer snelheid in de uitvoering mogelijk te maken. Betonprijs Het resultaat mag er zijn. Sinds 2017 pronkt er bij binnenkomst van Hilversum vanuit het oosten een heel bijzondere woontoren. Dat was ook de mening van de jury van de Betonprijs 2019, die het project tot winnaar in de categorie woningbouw heeft uitgeroepen. 12 Dankzij het markante ontwerp met een kleine footprint en naar boven toe steeds verder uitkragende verdiepingsvloeren, is woontoren Belvedère een opvallende verschijning, foto: Lisanne Redegeld CEMENT 8 2020 ?13