1 Het Sluishuis in het IJ aan het Steigereiland in Amsterdam-Oost, foto: Barcode Architects 1 6? CEMENT 3 20 22 en courtyard (fig. 5) ? toegankelijk met een aparte brug, vanaf de naastgelegen dijk. De parkeergarage heeft een ingang op kelder- niveau (-1) vanaf deze zelfde dijk, via de hellingbaan. Kelder, fundering en bouwput De kelder heeft de vorm van een L en bevindt zich onder het trapgebouw, de courtyard en het grondgebonden deel van de cantilever (fig. 5). De constructie van de kelder bestaat uit een in het werk gestorte keldervloer en een als breedplaatvloer uitgevoerde -1- en beganegrondvloer. De kelderwanden en dragende kolommen en balkenstructuur zijn ook in het werk gestort. De kelder is gefundeerd op prefab-betonpalen op de tweede zandlaag.Rondom de kelder zijn damwanden aangebracht, om tot -2-niveau te kunnen bemalen. Ook rondom de bouwplaats zijn damwanden aangebracht en is tijdelijk het bodemniveau verhoogd om een bouwweg rondom te kunnen maken (foto 6). Het Sluishuis is een tien verdie- pingen tellend woongebouw. Vanaf bovenaf gezien heeft het gebouw de vorm van een vierkant met een open ruimte in het midden. Van de twee tegenovergestelde hoeken is respectievelijk de bovenste en on- derste driehoek 'verwijderd'. Zo is een open blok ontstaan dat uit het water lijkt te wor- den opgetild (fig. 1 t/m 3). De twee zijden die van boven schuin naar beneden lopen (zuid-west), vormen sa - men het 'trapgebouw'. De andere twee zijden (noord-oost), die van onder schuin naar bo- ven uitkragen, vormen samen het cantile- verdeel (fig. 4). Het Sluishuis, met een omvang van 46.000 m 2, omvat 442 appartementen. Naast deze appartementen heeft het complex twee kelderverdiepingen met een parkeergarage en technische ruimtes. Op de begane grond is een commerciële zone aanwezig. Ook zijn er diverse aanlegplaatsen voor boten. Rondom het gebouw bevindt zich een grote buitenruimte ? het forecourt, side court Een nieuw icoon in het IJ Het Sluishuis is een iconisch gebouw gelegen in het IJ aan het Steigereiland in Amsterdam-Oost en valt op door de ligging in het water, de trapsgewijze opbouw en een ruim 50 m grote uitkraging. Deze uitkraging is niet alleen uitvoeringstechnisch complex, maar heeft ook de nodige implicaties voor het ontwerp, onder meer in verband met de langeduureffecten van de fundering. Constructief ontwerp van het Sluishuis in Amsterdam IR. WERNER VOS ConstructeurVan Rossum Raadgevende Ingenieurs IR. STEVEN SCHOENMAKERS Senior AdviseurVan Rossum Raadgevende Ingenieursauteurs CEMENT 3 2022 ?7 Alle palen en damwanden zijn vanaf pon- tons op het water verdiept aangebracht (foto 7). Buitenruimtes Van de buitenruimtes is de courtyard, aan de binnenzijde van het gebouw, gesitueerd op het kelderdek. De constructie van de side- en forecourt bestaat uit in het werk gestort balken met een kanaalplaatvloer en druklaag. Bovenbouw Door de unieke vorm van de bovenbouw, met een oplopend en een aflopende deel, ontstaan twee constructief van elkaar ver- schillende onderdelen, zoals eerder toege- licht de cantilever en het trapgebouw. Trapgebouw? Het trapgebouw bestaat uit in het werk gestorte vloeren en wanden van 250 mm met open gevels. De stabiliteit wordt voorzien door de woningscheidende 2, 3 Impressies van het Sluishuis. Van de twee tegenovergestelde hoeken is respectievelijk de bovenste en onderste driehoek 'verwijderd'. Zo is een open blok ontstaan dat uit het water lijkt te worden opgetild, bron: Barcode Architects PROJECTGEGEVENS project Sluishuis locatie Steigereiland, Amsterdam ontwikkelaar Besix RED & Vorm Ontwikkelingarchitect BIG Architects (DK) & Barcode Architects (NL) constructeur Van Rossum Raadgevende Ingenieurs adviseur geotechniek Crux Engineeringhoofdaannemer Bouwcombinatie Besix/VORM heiwerk Gebr. van 't Hek start bouw april 2019 verwachte oplevering derde kwartaal 2022 2 3 8? CEMENT 3 20 22 4 Constructiemodel met trapgebouw en cantilever 5 Bovenaanzicht van het Sluishuis met de verschillende onderdelen, onder het trapgebouw en de courtyard is de kelder gelegen De cantilever is ontworpen als een H-profiel, met een bovenflens (trekflens), onderflens (drukflens) en een lijf in de vorm van een dubbele betonwand 4 5 CEMENT 3 2022 ?9 6 De bouwplaats met de binnenste en buitenste damwanden en de goed zichtbare L-vorm van de kelder, foto: Besix Group7 Het aanbrengen van de palen vanaf pontons op het water, foto: Roos Aldershoff Fotografie wanden in de dwarsrichting en in de langs- richting door het naastgelegen cantilever- deel. Op de begane grond is er een over- gangsconstructie door middel van balken naar een kolommenstructuur in de kelder. Ter plaatse van de commerciële zone op de begane grond bevindt deze overgangscon- structie zich een verdieping hoger, op de 1e verdieping. Cantilever? De twee volumes van de cantile- ver bestaan uit een grondgebonden deel van 35 m en een uitkraging van ruim 50 m. Deze unieke vorm van de constructie vroeg om een unieke draagstructuur. De uitkraging is ontworpen als een H-profiel, met een boven- flens (trekflens), onderflens (drukflens) en een lijf, allemaal volledig van in het werk gestort beton (fig. 8). De bovenflens wordt gevormd door de 10e verdiepingsvloer. Het lijf bestaat uit twee corridorwanden. Door de verlopende hoogte van het gebouw ver- loopt ook de hoogte van het liggerprofiel. De onderflens loopt schuin af vanuit de punt naar de fundering en sluit daar aan op een wand (drukschot, fig. 9). Omdat het vanuit architectonisch oogpunt niet mogelijk was deze aansluiting ter plaatse van een vloerni- veau te creëren, is hier ? om de horizontale krachten op te vangen en af te dragen naar de vloeren ? een verdikte wand voorzien (fig. 9). In de verdiepingsvloeren zijn trekban- den opgenomen om de trekkracht ten gevol- ge van het moment van de uitkraging op te nemen. Haaks op de uitkragende corridor- wanden is er een secundaire uitkraging als 6 7 10? CEMENT 3 20 22 gevolg van de uitkragende dwarswanden (fig. 11). De vloeren overspannen van dwars- wand naar dwarswand. Speciale aandacht ging uit naar de aan- sluiting van de twee uitkragende volumes. Door dat de ondergrond van beide volumes zich anders kan gedragen, is rekening gehou - den met een verschil in zettingsgedrag. Hier is de betonconstructie op uitg erekend. Fundering cantilever De fundering onder de uitkragende wanden bestaat uit twee onderdelen: een drukpoer en een trekpoer. De drukpoer bevindt zich onder de aansluiting van de drukflens met de verticale wand, het drukschot (fig. 9). De trekpoer bevindt zich aan de achterzijde van de corridorwanden. Het grondgebonden deel van de canti- lever werkt als hefboom voor de uitkraging. Ten gevolge van enkel het eigen gewicht staat de trekpoer onder druk. Het zwaartepunt van de gehele cantilever ligt echter dicht boven de drukpoer, waardoor de trekpoer onder trek kan komen te staan, afhankelijk van de op- tredende veranderlijke belastingen. De cantilever is gefundeerd op een 2,2 m dikke drukpoer en wordt in even - wicht gehouden door een trekpoer aan de achterzijde 8 Ontwerp van de cantilevers: een in het werk gestort betonprofiel, met trek- en drukflens en de in de hoogte verlopende lijf 9 Dwarsdoorsnede van de cantilever met aansluiting van de drukflens op de verticale wand 8 9 CEMENT 3 2022 ?11 10 11 10 Schematische weergave in 3D van krachtswerking in cantilever met boven- en onderflens lijf11 Principetekening opbouw cantilever De 2,2 m hoge drukpoer is gefundeerd op Tubex-palen, gefundeerd op de derde zand- laag. Deze kent een verschillend zettingsge- drag ten opzichte van de fundering van de overige constructie op de tweede zandlaag. En deze verschilzettingen beïnvloeden de krachten in de hoofddraagconstructie. Zettingsverschillen fundering Doordat het Sluishuis is gefundeerd op twee niveaus, de tweede en de derde zandlaag, leidt dit tot zettingsverschillen in de onder- grond. Voor deze zettingen wordt onder- scheid gemaakt in de korte termijn en de lange termijn. Tijdens de bouw worden de palen langzaam belast. Onder deze belasting ont- staat er een indrukking van de paalkop ten gevolge van de elastische verkorting van de paal en de mobilisatie van de ondergrond. Door de grote belastingen ter plaatse van de drukpoeren is hier de kopverplaatsing van 12? CEMENT 3 20 22 de palen ? en daarmee ook de zettingen ? groter dan onder de rest van de constructie. Hierdoor roteert de cantilever (fig. 12).Op lange termijn speelt de opbouw van de ondergrond een grote rol. De derde zand- laag gedraagt zich zeer stijf. Hierdoor nemen de zettingen onder de drukpoer op lange termijn nauwelijks toe. Tussen de tweede en de derde zandlaag bevindt zich de slappere eemkleilaag. Door extra belastingen vanuit het gebouw op de tweede zandlaag, zakt de eemklei langzaam in. Hierdoor ontstaan op de lange duur zettingen onder de rest van de constructie. Ten gevolge van deze lange- duurzettingen zakt ook de achterzijde van de cantilever, ter plaatse van de trekpoer. Hierdoor komt de punt van de cantilever op lange termijn weer een klein stukje omhoog. Bouwfasering Bij een uniek gebouw als het Sluishuis is de bouwfasering integraal onderdeel van het ontwerp en de uitvoering. Een van de belang - rijkste aandachtspunten betrof uiteraard de cantilever. Deze steekt straks uit boven het IJ, maar is gebouwd boven een tijdelijke maaiveld, met een grote ondersteuningscon - structie (zie ook Betoniek-artikel 'Cantilever- wanden ondersteund'). Vanwege de hoge be- lastingen en het beperken van de zettin- STORTNADEN DRUKFLENS Een extra uitdaging in het project betrof de uitvoering van de stortna- den in de drukflens, zowel boven als onder de vloer. Normaal worden wanden verticaal uitgevoerd. De stortnaad is dan horizontaal en bevindt zich haaks op de drukrichting. De drukflens van de cantilever heeft echter een hoek van bijna 60° ten opzichte van de verticaal. Bij het toepassen van een horizontale stortnaad in de drukflens ontstaat ten gevolge van de druk in de wand ? naast druk haaks op de stort- naad ? ook afschuiving parallel aan de stortnaad (fig. 14). Om deze afschuivingscomponent te vermijden, is de uitvoering van een stort- naad haaks op de drukflens gewenst. Een dergelijke stortnaad had voor de bouwcombinatie uitvoeringstechnisch veel nadelen. Voor de bovenste stortnaad in het detail zou onder andere een extra bekis- tingselement nodig zijn dat lastig te stellen is. In de uitvoering is daarom gekozen voor een tussenvariant. De stortnaad aan de onder- zijde van de vloer wordt uitgevoerd haaks op de drukflens. De stort- naad aan de bovenzijde van de vloer wordt horizontaal uitgevoerd. In deze stortnaad wordt aanvullende wapening geplaatst om de afschui- ving op te nemen. De aanvullende wapening moet een maximale hoek hebben van 45° opzichte van de stortnaad. Vanwege de grote hoek van de wand met de verticaal (60°) mag hiervoor de aanwezige wand- wapening niet worden gebruikt. In plaats daarvan moet de aanvul- lende wapening haaks worden geplaatst ten opzichte van de stort- naad (fig. 15). De wapening wordt uitgevoerd als een zakstaaf (z-vor- mige staaf) in de wand en doorkruist de stortnaad haaks. De drukkracht in de drukflens neemt in de hoogte af. De wapening is geoptimaliseerd door per verdieping de aanwezige drukkracht in de drukflens te bepalen en de daarbij benodigde wapening ten behoeve van de afschuiving. 12 12 Schematische doorsnede van de cantilever en de ondergrond, en de zettingen in de fundering op korte en lange termijn CEMENT 3 2022 ?13 gen ten gevolge van de tijdelijke ondersteu- ning, is ervoor gekozen de ondersteuning op een tijdelijke fundering te plaatsen. Het moment van het spanningsloos maken van de onderstempeling, het zoge- noemde schrikken, heeft door de uitkraging een extra effect op de draagconstructie. Bij het laten schrikken van de constructie per verdieping zal de, op dat moment, bovenste verdiepingsvloer zich gaan gedragen als trekflens. In verband met de bouwfasering ontstaat er daarom een situatie waarbij elke vloer tijdelijk als trekflens fungeert. Om die reden zijn in elke vloer trekbanden opgeno- men. Dit geldt dus niet alleen de 10e verdie- pingsvloer die, zoals eerder toegelicht, in de eindfase de trekflens vormt. Correctief bouwen en monitoring Een groot deel van de zakkingen (~80% bij de quasi-permanente belasting) volgt uit de rotatie van de fundering. Deze treedt vrijwel direct op. De vervormingen zijn tijdens de bouw dan ook grotendeels gecorrigeerd door het opzetten van de vloeren boven de theoretische peilmaten. De zakking van de punt van de cantilever is op deze manier volledig gecompenseerd (fig. 13). 13 14 13 Theoretische zakking van de cantilever en het effect van het correctief bouwen op de zakking; in rood zakking t.g.v. rotatie indien het gebouw in 1x zou worden neergezet, in blauw het effect van het correctief bouwen 14 Afschuiving in horizontale stortnaad drukflens ten gevolge van hoek wand De vervormingen zijn tijdens de bouw grotendeels gecorrigeerd door het opzetten van de vloeren boven de theoretische peilmaten 14? CEMENT 3 20 22 16 De opzetting van de vloeren is vooraf bepaald met behulp van een rekenmodel dat de bouwfasen in rekening brengt. Om dit op de juiste wijze te modelleren, is de bouwvolgor- de nauwkeurig afgestemd met de aannemer. Hierbij was niet alleen de stortvolgorde van wanden en vloeren van belang, maar ook wanneer de afwerkvloeren, gevels en balkons werden aangebracht. De zettingen zijn tijdens de bouw nauwkeurig gemonitord en direct vergeleken met de berekende verwachtte peilmaten. Mocht de monitoring afwijken van de bepaalde zakkingen, dan kon dit worden gecorrigeerd gedurende de bouw zelf. De monitoring liet echter zien dat de zakkingen netjes de bere- kende situatie volgde, waardoor het corrige- ren niet nodig bleek. Nieuw icoon in het IJ De ruwbouw van het Sluishuis is inmiddels afgerond en de geplande oplevering is dicht- bij. Een constructie met een unieke draag - structuur en bijzondere technische aan - dachtspunten. Binnenkort kunnen de eerste bewoners, bezoekers en voorbijgangers genieten van dit nieuwe icoon in het IJ. 15 15 Afschuiving in horizontale stortnaad drukflens en benodigde aanvullende wapening 16 Het Sluishuis in aanbouw, foto: Hans Wilschut i.o.v. Barcode Architects CEMENT 3 2022 ?15