Bouwen op een postzegel Het project Post Rotterdam bestaat uit transformatie van het bestaande monument en een nieuwe 154 m hoge toren op een tafelconstructie 1 Impressie Post Rotterdam, bron: Forbes Massie, ODA 1 6? CEMENT 7 20 22 Al sinds 2008 is Pieters Bouwtech- niek betrokken bij de herontwik - keling van het rijksmonument. De originele plannen voor een 100 m hoge toren en een leisure center, destijds bedacht met UN Studio en Braaksma en Roos, zijn helaas gestrand in crisistijd. In de crisisjaren die daarop volgden was het stil aan de Coolsingel. Totdat Omnam Group, een Israëlische ont- wikkelaar, in 2016 het pand aankocht met het ambitieuze plan om een 200 m hoge woonto- ren te realiseren op de bestaande binnen - plaats waarin de toren gefundeerd wordt. Samen met ODA Architecture uit New York en Braaksma en Roos uit Den Haag wist Omnam Group de gemeente Rotterdam te overtuigen van een woontoren van 154 m. Weliswaar niet de beoogde 200 m, maar desalniettemin imposant, mede gezien de krappe binnenplaats. De 40 verdiepingen tellende woontoren wordt straks gevuld met 305 appartementen, terwijl het monument wordt getransformeerd tot luxe hotel met 224 kamers. Transformatie bestaande bouw Transformaties van bestaande gebouwen zijn altijd spannend, vooral als die hun origi- nele levensduur al ruim hebben overschre- den. Op wat visuele gebreken na heeft het pand aan de Coolsingel echter de tand des tijds goed doorstaan. Er zijn tal van materi- aalkundige proeven uitgevoerd op de houten palen, de betonvloeren en de metselwerk- wanden, en geen van allen bleek dusdanig verslechterd te zijn dat versterking nodig was. De constructieve ingrepen voor de transformatie tot hotel blijven dan ook be- perkt tot het creëren van enkele nieuwe tus- senvloeren, het realiseren van aanvullende trappenhuizen, en het maken van aanvul- lende sparingen voor de doorvoer van in- stallaties. De originele constructie van mas- sieve metselwerkwanden, gefundeerd op een betonnen kelderbak op 6.000 houten palen, blijft verder ongemoeid. Ode aan het monument Iedereen die wel eens het postkantoor heeft bezocht, herinnert zich de publieke hal met het iconische betonnen boogdak dat 30 m overspant (fig. 4). ODA bedacht aan de oost- zijde een nieuwe en aanvullende publieke centrale hal met een vergelijkbare boog- vorm (fig. 5 en fig. 6). Dit is mogelijk door de woontoren op een 18 m hoge tafel te plaat- sen, waaronder plek is voor de hal (fig. 6). Het optillen van de woontoren was noodza- kelijk omdat het monument de nieuwe toren driezijdig afbakent. De tafel wordt ondersteund door 2,5 x 2,5 m² grote megakolommen waar op het zwaarste punt 130.000 kN naar beneden komt (komt neer op 20,8 N/mm²). Om het nog wat complexer te maken werd tijdens het ontwerpproces duidelijk dat er parkeerplekken nodig waren onder de toren. De eerder bedachte fundering werd daarom herontworpen tot een tweelaagse, IR. ROB DOOMEN RO Partner / Constructief Adviseur Pieters Bouwtechniek IR. STEVEN VAN ECK Constructeur Pieters Bouwtechniek auteurs Het voormalige postkantoor van Gustav Cornelis Bremer aan de Coolsingel in Rotterdam viert volgend jaar zijn 100e verjaardag (foto 2). Op 23 kogelgaten en een bomsinslag aan de Meentzijde na heeft het pand de Tweede Wereldoorlog redelijk ongeschonden doorstaan, maar helaas staat het al ruim een decennium leeg. Jarenlang leek er geen beweging te komen in de herontwikkeling van het rijksmonument, maar in april dit jaar is dan eindelijk de eerste Tubex groutinjectiepaal 65 m diep de grond in geboord. Het beoogde eindresultaat? Een 154 m hoge toren op de oude binnenplaats en een monument dat in ere hersteld en getransformeerd wordt tot een luxe 5-sterren hotel. CEMENT 7 2022 ?7 2 Foto uit de jaren 20 met het postkantoor (rechts) naast het bestaande stadhuis (links), bron: Beeldbank NIMH 3 Het 581 tekeningen tellende archief van voormalig eigenaar KPN bleek ook een enorme schat aan informatie, met pareltjes zoals de originele grafostatische berekeningen van de boogconstructies in de publieke hal PROJECTGEGEVENS project Post Rotterdam opdrachtgever Omnam Investment Group architect ODA New York en Braaksma & Roos Den Haag constructieadviseur Pieters Bouwtechniek bouwkundig en brandtechnisch adviseur ABT leverancier paalsysteem Fundex-Verstraeten aannemer POST-bouw JV (Besix NL en Rizzani de Eccher) 2 3 8? CEMENT 7 20 22 Bestaande monumentNieuwe toren 4 De publieke hal van het postkantoor met het iconische betonnen boogdak, bron: Forbes Massie, ODA 5 De nieuwe centrale hal, bron: Forbes Massie, ODA 6  Programmatische doorsnede over het monument en de toren. Oranje/geel = openbaar, groen = hotel, blauw = wonen, bron: Forbes Massie, ODA 5 6 4 CEMENT 7 2022 ?9 5,5 m diepe kelder onder de binnenplaats (fig. 6). Om zoveel mogelijk parkeerplekken te realiseren was er afstemming tot op de centimeter nodig tussen de betonconstructie en het automatische parkeersysteem. Nieuwe toren: krap, krapper, krapst Om ruimte te maken voor de nieuwe woon- toren moest de Rodezandvleugel van het originele postkantoor worden gesloopt (foto 7). Deze vleugel werd ooit direct aansluitend op het oorspronkelijke pand gebouwd, maar was in de eerste plannen van het postkan- toor niet voorzien en had daarom niet dezelfde monumentale status. Nadat het besluit was gevallen deze vleugel te slopen, werd de contour van de nieuwe hoog- bouwtoren vastgesteld (fig. 8). Ondanks de extra ruimte door de sloop, werd het een hele opgave om een toren van 154 m in de bestaande binnenplaats in te passen. Om het oppervlak van de plattegrond te maxi- maliseren moest de toren nauw aansluiten op het bestaande monument. De plattegrond van de woontoren is circa 29 x 39 m². Omdat de funderingen van het bestaande monument breder uitlopen, was er slechts een oppervlak van 24 x 34 m² beschikbaar voor de fundering van de nieu- we toren (fig. 8). Uitgangspunt was wel om bestaand en nieuw constructief volledig los te houden en ook geen nieuwe constructies voor de torenfundering door het bestaande monument heen te slaan. Waar men nor- maal gesproken de fundering onder een hoogbouwtoren breder zou uitvoeren dan de bovenliggende toren om de hefboomsarm te maximaliseren, was er hier dus sprake van het tegenovergestelde. Dit alles vroeg om een zeer stijve fundering om de wind- momenten uit de toren af te voeren. De tweede zandlaag Funderen van hoogbouw in Rotterdam roept bij elke constructeur dezelfde vraag op: gaan we naar de eerste of de tweede zandlaag? Tussen deze zandlagen zit name- lijk de laag van Kedichem, een dikke kleilaag tussen circa NAP -35 m en NAP -55 m. Kos- tentechnisch is het (afgezien van de risico's op langetermijnzettingen) vrijwel altijd voor- 7 Monument met de gesloopte Rodezandvleugel (onder), foto: Ossip van Duivenbode Op de binnen - plaats komt een centrale hal, wat mogelijk is gemaakt door de woontoren op een 18 m hoge tafel te plaatsen 7 10? CEMENT 7 20 22 kelder -6650-6650 Level 0 bk ruwe vloer-100 Level 1 bk ruwe vloer+5900 Level 2 bk ruwe vloer+11230 Level 3 bk ruwe vloer+16360 T1T2T3 T4 T5 T6 T7T8T9 Level 4 bk ruwe vloer+21500 Roof+147820 Bulkhead+153150 SCREEN+157550 Level 5 bk ruwe vloer+28080Level 6 bk ruwe vloer+31100Level 7 bk ruwe vloer+34120Level 8 bk ruwe vloer+37140Level 9 bk ruwe vloer+40160Level 10 bk ruwe vloer+43180Level 11 bk ruwe vloer+46200Level 12 bk ruwe vloer+49220Level 13 bk ruwe vloer+52240Level 14 bk ruwe vloer+55260Level 15 bk ruwe vloer+58280Level 16 bk ruwe vloer+61300Level 17 bk ruwe vloer+64320Level 18 bk ruwe vloer+67340Level 19 bk ruwe vloer+70360Level 20 bk ruwe vloer+73380Level 21 bk ruwe vloer+76400Level 22 bk ruwe vloer+79420Level 23 bk ruwe vloer+82440Level 24 bk ruwe vloer+85460Level 25 bk ruwe vloer+88480Level 26 bk ruwe vloer+91500Level 27 bk ruwe vloer+94520Level 28 bk ruwe vloer+97540Level 29 bk ruwe vloer+100560Level 30 bk ruwe vloer+103580Level 31 bk ruwe vloer+106600Level 32 bk ruwe vloer+109620Level 33 bk ruwe vloer+112640Level 34 bk ruwe vloer+115660Level 35 bk ruwe vloer+118680Level 36 bk ruwe vloer+121700Level 37 bk ruwe vloer+124720Level 38 bk ruwe vloer+127740Level 39 bk ruwe vloer+130760Level 40 bk ruwe vloer+133780Level 41 bk ruwe vloer+136800Level 42 bk ruwe vloer+139820 top mega column+18500 Level 4M bk ruwe vloer+24795 Level 43 bk ruwe vloer+143820 top of the screen+148650EMR+150440 kelder -4650-4650 +151300 +151300 kelder -6650-6650 Level 0 bk ruwe vloer-100 Level 1 bk ruwe vloer+5900 Level 2 bk ruwe vloer+11230 Level 3 bk ruwe vloer+16360 T1T2T3 T4 T5 T6 T7T8T9 Level 4 bk ruwe vloer+21500 Roof+147820 Bulkhead+153150 SCREEN+157550 Level 5 bk ruwe vloer+28080Level 6 bk ruwe vloer+31100Level 7 bk ruwe vloer+34120Level 8 bk ruwe vloer+37140Level 9 bk ruwe vloer+40160Level 10 bk ruwe vloer+43180Level 11 bk ruwe vloer+46200Level 12 bk ruwe vloer+49220Level 13 bk ruwe vloer+52240Level 14 bk ruwe vloer+55260Level 15 bk ruwe vloer+58280Level 16 bk ruwe vloer+61300Level 17 bk ruwe vloer+64320Level 18 bk ruwe vloer+67340Level 19 bk ruwe vloer+70360Level 20 bk ruwe vloer+73380Level 21 bk ruwe vloer+76400Level 22 bk ruwe vloer+79420Level 23 bk ruwe vloer+82440Level 24 bk ruwe vloer+85460Level 25 bk ruwe vloer+88480Level 26 bk ruwe vloer+91500Level 27 bk ruwe vloer+94520Level 28 bk ruwe vloer+97540Level 29 bk ruwe vloer+100560Level 30 bk ruwe vloer+103580Level 31 bk ruwe vloer+106600Level 32 bk ruwe vloer+109620Level 33 bk ruwe vloer+112640Level 34 bk ruwe vloer+115660Level 35 bk ruwe vloer+118680Level 36 bk ruwe vloer+121700Level 37 bk ruwe vloer+124720Level 38 bk ruwe vloer+127740Level 39 bk ruwe vloer+130760Level 40 bk ruwe vloer+133780Level 41 bk ruwe vloer+136800Level 42 bk ruwe vloer+139820 top mega column+18500 Level 4M bk ruwe vloer+24795 Level 43 bk ruwe vloer+143820 top of the screen+148650EMR+150440 kelder -4650-4650 kelder -6650-6650 Level 0 bk ruwe vloer-100 Level 1 bk ruwe vloer+5900 Level 2 bk ruwe vloer+11230 Level 3 bk ruwe vloer+16360 T1T2T3 T4 T5 T6 T7T8T9 Level 4 bk ruwe vloer+21500 Street Level bk ruwe vloer-1350 top mega column+18500 Level 4M bk ruwe vloer+24795 kelder -4650-4650 kelder -6650-6650 Level 0 bk ruwe vloer-100 Level 1 bk ruwe vloer+5900 Level 2 bk ruwe vloer+11230 Level 3 bk ruwe vloer+16360 T1T2T3 T4 T5 T6 T7T8T9 Level 4 bk ruwe vloer+21500 Street Level bk ruwe vloer-1350 top mega column+18500 Level 4M bk ruwe vloer+24795 kelder -4650-4650 6895 omschrijving wijziging datum getekend onderwerp projectopdrachtgever architect projectnr. datum tekenaar schaalformaat projectleider tekeningnr. versie ED C B A fase Poortweg 4JPieters Bouwtechniek 2612 PA Delft015-2190300 info@pbt-delft.nl www.pietersbouwtechniek.nl 3 31 16 6 - -1 12 2 5 5 T T O O- -9 9 0 01 10 0 A004-09-2020R.M.J. Doomen MScR. de Bloeme C C o oö ö r rd d i in n a at ti ie e i in n s st ta a l ll l a a t ti ie e s s p pa ar ri in n g g i in n w w a an n d de en n a a s s T T E E e e n n T T G G P P o os s t t R R o ot tt t e e r rd d a am m H H i ig g h h - -r ri is s e e, , R R o ot tt te e r rd d a a m mO O M M N NA A M M G G r ro o u up pO O D DA A N N e ew w Y Y o or rk k , , L L o oc ca a l l a a r rc ch h i it t e e c ct t: : A A B BT T d de ef fi in n i it t i ie e f f Technisch Ontwerp R. de Bloeme 22-10-2020 installatie sparingen verwerkt A A 1 : 200Sparingen wand as TE 1 : 200Sparingen wand as TG beoordeling installatie sparingen o.b.v. model KVMC dd 19-09-2020 1 : 200Sparingen wand as TC 1 : 200Sparingen wand as TI De beperkte hefboomsarm van de fundering van de nieuwe toren vroeg om een zeer stijve fundering 8 Doorsnede over het onderste deel van de toren. De arm van de fundering is smaller dan de bovenbouw 8 deliger om op de eerste zandlaag te gaan staan, maar de tweede zandlaag is vele ma- len stijver en draagkrachtiger. Hoewel er doorgaans voor beide opties wat te zeggen valt, was er voor Post Rotterdam geen keuze; het zou in de gegeven plot fysiek onmogelijk zijn om genoeg palen met voldoende draag- kracht op de eerste zandlaag kwijt te kun- nen om een toren van dit formaat te dragen. Daarnaast zouden de bestaande houten pa- len op NAP -17 m verzakken als de kleilaag onder de eerste zandlaag zou gaan inklinken na de bouw van de toren. Er moest dus hoe dan ook op de tweede zandlaag worden ge- fundeerd. De vraag was echter: waarmee? Uit de eerste sonderingen bleek al snel dat een paalpuntniveau van circa NAP -65 m nodig was. Maar in die vroege ontwerpfases werd niet alleen gedacht aan palen. Één van de eerste opties die werd overwogen was het maken van diepwand- baretten van 2,8 m x 1,0 m met een draag - kracht van circa 22.500 kN per baret. Ook boorpalen met een diameter van 1,5-2,0 m zijn overwogen. Maar uiteindelijk is de keuze gevallen op Tubex-palen Ø762/950 met een draagvermogen van 12.135 kN. De reden hiervoor was tweeledig. De leverancier van deze palen had al goede er- varingen met dit paalsysteem in de gemeen- te Rotterdam en zou ze kort daarna gaan toepassen bij de bouw van de Zalmhavento- ren. De andere reden was dat deze palen met een schoorstand konden worden inge- bracht, waardoor een hart-op-hartafstand aan de bovenzijde van 1,5 m mogelijk was (fig. 9), terwijl ze bij de punt wel minimaal 2,15 m uit elkaar zouden komen te staan. Hierdoor was er voldoende plek om de palen direct onder de kolommen van de tafelcon- structie te plaatsen, om de belastingen uit de bovenbouw rechtlijnig naar de onder- grond af te voeren. Doordat de palen niet vanaf het uitein- delijke, afgewerkte paalkopniveau worden ingebracht, maar vanaf een hoger werkni- veau, was er vanwege de schoorstanden een enorme coördinatieslag nodig om tot werk- baar palenplan voor de uitvoering te komen. Elke paal heeft daardoor eigenlijk drie posi- ties: een inbrengpositie, een afhakpositie, en een paalpuntpositie. CEMENT 7 2022 ?11 Stabiliteit Medio 2017 begon het ontwerp van de toren langzaam vorm te krijgen, maar of die 150 m of 200 m hoog zou worden was voor ieder- een nog een vraag. De opdrachtgever, zelf constructief aangelegd, wist dat de sleutel lag in een hel- dere draagconstructie voor de toren en gaf in de eerste fase de vrije hand om de beste oplossing aan te dragen. Een van de eerste ideeën was een buis-in-buisconstructie, maar het grillige gevelbeeld bleek al snel niet toereikend om te benutten voor enige vorm van stabiliteit. In de periode daarop volgden talloze ontwerpstudies, uitgevoerd voor zowel een 150 m als een 200 m variant. Voor de 200 m variant zou een 'boter-kaas- en-eierengrid' van wanden over de gehele hoogte nodig zijn. Voor de 150 m variant bleek dat dwarswanden over de onderste helft van de woontoren al voldoende zouden zijn, de zogenoemde shear walls (fig. 10). Deze shear walls werken tevens als flenzen aan de kern als de toren over de smalle zijde wordt aangeblazen. Outriggers bovenin de toren zijn ook overwogen, maar vanwege de verkoopbaarheid van de luxere woningen boven in de toren, werd ervoor gekozen om de dwarswanden zo laag mogelijk in de doorsnede te concen - tr eren. Drie onderdelen De uiteindelijke constructie kan in drie on- derdelen worden opgeknipt (fig. 10). Het on- derste gedeelte (groen in fig. 10) bestaat uit een 8 m hoge kelderconstructie met forse megapoeren onder de megakolommen, die onderling zijn gekoppeld met 2,5 m hoge funderingsbalken. Samen met de tafelcon- structie vormt dit een stijf raamwerk. De ta- felconstructie (rood in fig. 10) bestaat uit zes megakolommen aan de monumentzijde, en vier wandschijven van een meter dik aan de Rodezand-zijde, Het tafelblad (roze in fig. 10) is een holle wafelconstructie om gewicht te besparen en om de technieklaag in te huis- vesten. Daar bovenop komt de 650 mm dikke hoogbouwkern (blauw in fig. 10), voorzien van 500 mm dikke shear walls over de eerste helft van de woontoren. Eenmaal boven de shear walls uitgekomen, verjongen de kern- wanden langzamerhand naar een minimale dikte van 350 mm. Voor de stabiliteit had een oplossing met shear walls over de onderste 20 lagen de voorkeur boven een buis-in-buis- constructie en een 'boter-kaas- en-eierengrid' 9 9 Palenplan op werkniveau 12? CEMENT 7 20 22 Best guess-model De vervorming van de toren kan worden opgedeeld in drie componenten: de rotatie v an de fundering, de (afschuivings)vervor - ming van de tafelconstructie en de (buig)ver- vorming van de torenkern met shear walls ( fig. 11). De complexe interactie van deze on - derdelen heeft ertoe geleid dat door de jaren en f ases heen uiteindelijk een kleine 400 SCIA-modellen zijn gemaakt, variërend van ontwerpstudies voor stabiliteitssystemen, deelmodellen voor onder andere de tafelcon - structie, en gevoeligheidsanalyses voor mo- delleringswijzen en stijfheidsparameters. In elk e fase is het basis 3D-rekenmodel van de grond af aan opnieuw opgebouwd, met de lessen uit de vorige fase erin verwerkt. Dit gaf een aanvullende vorm van interne controle, doordat de modellen op hoofdlijnen met elkaar konden worden vergeleken. Dit basismodel werd intern ook wel het best guess-model genoemd: het model wat naar verwachting en analyses de beste vertegen - woordiging was van de werkelijkheid. Stijfheid toren Het onderdeel waar wellicht de meeste tijd in heeft gezeten is de stijfheidsanalyse van de torenkern (inclusief de shear walls). Waar normaliter de vervorming uit de bovenbouw circa 60-70% bedraagt van het totaal, geldt voor Post Rotterdam dat de bovenbouw verantwoordelijk is voor ruim 80% van de vervorming. Zelfs met de gereduceerde hefboomsarm is de fundatie op de tweede zandlaag zeer stijf, met dynamische veer- stijfheden van 600.000 kN/m per paal. An- derzijds betekende dit ook dat de meeste ruimte voor optimalisatie in de bovenbouw zat. Aangezien de torenkern met shear walls het leeuwendeel van de stabiliteit van de bovenbouw uitmaakte, lag hier de focus op. De doorsnede van de torenkern, uitge- voerd in C55/67, varieert over de hoogte van de toren. Zoals gezegd worden die over de onderste (20) lagen aan weerszijden versterkt door shear walls. Daarboven vervallen de shear walls en loopt enkel de torenkern door, die op zijn beurt qua wanddikte verjongt naar boven toe. De normaalkracht op deze kerndoor- snede verloopt nagenoeg lineair over de 10 10  De hoofdonderdelen van de stabiliteitsconstructie CEMENT 7 2022 ?13 11 12 11 Schematisatie stabiliteitsconstructie, met verschillende componenten voor de vervorming12 M-N-?-diagram doorsnede kern met shear walls 14? CEMENT 7 20 22 hoogte, weliswaar met een sprong ter plaatse van de overgang naar de shear walls. Maar het windmoment neemt logischerwijs kwa- dratisch toe. De meest kritische zones zijn dus bij de o vergang naar de shear walls en de overgang naar de tafelconstructie. Als deze zones enkel op sterkte zouden worden gewa - pend, dan zouden er twee zwakke plekken ontstaan in de k ern. Om het vervormingsge - drag te verbeteren zijn daarom per verdie- ping M-N- ?-diagrammen gemaakt, waarbij er in de kritische bouwlagen op stijfheid wordt gewapend om een zo homogeen moge - lijke stijfheid over de hoogte te bewerkstelli- gen. Dit heeft in de uiterste grenstoestand g eleid tot een E-modulus van 27.500 N/mm² voor de kern met shear walls en een E-mo - dulus van 23.500 N/mm² voor de kern zon- der shear walls. In de bruikbaarheidsgrens- toestand is de gehele kern met shear walls, op de lateien na, volledig op druk belast en reageert deze dus ongescheurd. Deze waarden zijn vervolgens inge- voerd in het best guess-model. Randvoor- waarde voor deze aanpak was wel dat de kerndelen met elkaar samenwerken, on- danks lokale verzwakkingen ter plaatse van de lateien. De lateien werken niet enkel als trek-drukkoppeling, maar brengen signifi- cante momenten en dwarskrachten over om de delen van de kern te laten samenwer- ken. Respectievelijk maximaal 1500 kNm en 2200 kN in een doorsnede van 620 x 650 mm². Daarom zijn de gescheurde lateien gemodel- leerd met een gereduceerde E-modulus van 7.500 N/mm². Een doorsnede in het 3D-reken - model laat zien dat, zelfs met de lokale ver- zwakkingen, er voor het belastinggeval wind een trapezoidaal spanningsverloop over de gehele doorsnede ontstaat (fig. 12). Blik op de toekomst Het is nog steeds moeilijk om te beseffen dat een project waar inmiddels al anderhalf de- cennium aan wordt gewerkt, er nu eindelijk echt gaat komen. De Joint Venture van Besix en Rizzani de Eccher is inmiddels van start gegaan. Alle palen zitten in de grond en in 2023 zal de constructie boven maaiveld al snel vorm beginnen te krijgen. 13 13 Spanningsverloop in de kerndoorsnede CEMENT 7 2022 ?15