In de Arnhemse binnenstad prijkt sinds vorig jaar het opvallende gebouw de Rozet. In dit kenniscluster zijn verschillende culturele en educatieve instellingen gebundeld: Bibliotheek, Erfgoedcentrum, Kunstbedrijf en Volksuniversiteit. Hiermee is het een van de belangrijkste openbare gebouwen in de stad. De betonnen draagconstructie bestaat uit gewichtsbesparende vloeren, wanden, balken en kolommen. Gezamenlijk dragen ze bij aan de stabiliteit van het gebouw. Auteurs:ir. Monique Haenen en ir. Leon Mevis (Advies- en Ingenieursbureau Van de Laar bv)
22
Gebouw
van het jaar
geconstrueerd
1
CSM-wanden en
gewichtsbesparende vloeren
in de Rozet in Arnhem
Gebouw van het jaar geconstrueerd 7 2014
23
Rozet is gelegen aan een van de belangrijkste verbindingsroutes
van de stad: van het station naar het Kerkplein. Het gebouw is
ontworpen als de verlenging van de stedelijke route. Deze route
doorkruist het gebouw via een 'binnenstraat', een langgerekte,
publieke galerij die alle functies van het gebouw verbindt.
Het gebouw heeft een totaal vloeroppervlak van circa
11 000 m
2, is 87 m lang en verloopt in breedte van 15 m aan
de ene zijde tot 31 m aan de ander zijde. De kelder is ruim
5 m diep en de bovenbouw bestaat uit zes bouwlagen van elk
4,35 m hoog, wat neerkomt op een totale hoogte van ruim
26 m. In het voorjaar van 2014 is Rozet gekozen tot BNA
Gebouw van het Jaar 2014.
Constructief ontwerp
De hoofddraagconstructie bestaat uit een kolommenstructuur
met vlakke plaatvloeren. De prefabbetonnen gevelkolommen
zijn geplaatst op een stramien van 3,6 m. De kolommen in het
midden op een wisselend stramien van 3,6 en 7,2 m. De over -spanning tussen het middengebied en de gevel is aan één zijde
7,2 m en varieert door de schuinlopende gevel aan de andere
zijde van 7,2 tot 12 m (fig. 2). In het midden is een aantal
dragende prefabbetonnen stabiliteitskernen gesitueerd. Vooral
in de dwarsrichting moest vanuit het architectonisch ontwerp
met een beperkte doorsnede worden gewerkt. Door het samen
laten werken van wanden, balken en kolommen is voldoende
stabiliteit gecreëerd (foto 3).
Voor de vloeren is gekozen voor vlakke plaatvloeren die zijn voor
-
zien van gewichtsbesparende elementen (Cobiax-vloer). De vloer
is 390 mm dik en volledig vlak en obstakelvrij uitgevoerd. Door de
kunststofelementen in de vloer wordt ongeveer 25% van het totale
gewicht van de vloer bespaard ten opzichte van een massieve
vloer. De onderzijde van de vloer blijft in het zicht en de installa-
ties kunnen onbelemmerd onder de vloer worden aangebracht.
Ook is hiermee een geheel vrij indeelbare ruimte en een vrij
indeelbare gevel gerealiseerd.
In verband met de relatief grote lengte van 87 m, is in de boven-
bouw één gebouwdilatatie voorzien. Door het toepassen van
deuvels in de vloer is een horizontaal schuivende verbinding
gemaakt tussen beide gebouwdelen. Een dubbeling van construc-
tie was hierdoor niet nodig. De kelder is ongedilateerd uitgevoerd.
In de Arnhemse binnenstad prijkt sinds vorig jaar het
opvallende gebouw Rozet. In dit kenniscluster zijn
verschillende culturele en educatieve instellingen
gebundeld: Bibliotheek, Erfgoedcentrum, Kunstbedrijf
en Volksuniversiteit. Hiermee is het een van de belang-
rijkste openbare gebouwen in de stad. De betonnen
draagconstructie bestaat uit gewichtsbesparende
vloeren, wanden, balken en kolommen. Gezamenlijk
dragen ze bij aan de stabiliteit van het gebouw.
ir. Monique Haenen, ir. Leon Mevis RO
Advies- en Ingenieursbureau Van de Laar bv 1 Rozet in Arnhem vormt een kenniscluster van verschillende culturele en
educatieve instellingen
foto: ScagliolaBrakkee / Neutelings Riedijk Architecten2 Plattegrond 2e verdieping
BIM
Bij de totstandkoming van dit project heeft BIM een belangrijke
rol gespeeld. Zowel de bouwkundige als de constructieve en
installatietechnische onderdelen zijn door de diverse partijen in
een 3D-BIM-model getekend. Met behulp van dit model werd
het proces beheersbaar. Ook in de engineering van de beton-
constructie is de 3D-informatie uit het model gebruikt om in
een 3D-rekenpakket verder uit te werken.
2
Gebouw van het jaar geconstrueerd 7 2014
24
3
4
3 Door het samen laten werken van wanden, balken en kolommen is voldoende
stabiliteit gecreëerd
4 Cutter Soil Mix-wand in uitvoering
5 Een groot deel van de constructie is bekleed in eikenhout
foto: ScagliolaBrakkee / Neutelings Riedijk Architecten
Varianten bouwkuip
In een variantenstudie is de haalbaarheid van verschillende bouw-
putbegrenzingen onderzocht. Hierbij is gekeken naar uitvoerings-
technische aspecten en kosten. In een matrix zijn alle mogelijke
varianten vergeleken (tabel 1). Op basis van aspecten als trillingen,
benodigde ruimte, grondwaterniveau en puin in de grond zijn de
voor- en nadelen van elk systeem vergeleken. Stalen damwanden,
diepwanden en een boorpalenwand vielen af. De uiteindelijke
keuze viel op de Cutter Soil Mix (CSM)-wand.
Bij dit systeem wordt een metalen voerbuis samen met een
freeskop trillingsvrij de grond ingebracht, waarbij continu een
cementgebonden injectievloeistof onder druk wordt gemixt
met de losgemaakte grond (foto 4). Zo wordt steeds een stabiel
en vast geheel gevormd.
Na het realiseren van een paneel kan de wapening in de vorm
van stalen profielen in het dan nog vloeibare mengsel worden
gedrukt.
De sterkte en stijfheid van de wand is afhankelijk van de
aanwezige grondsoort. Om alle risico's uit te sluiten, is in de
sterkteberekening van de wand alleen het aandeel van het staal-
profiel meegenomen.
De CSM-wand kent een aantal voordelen. Het is een trillings-
vrij systeem, er treedt geen grondontspanning op en beperkte
obstakels vormen geen probleem voor de frees. Bovendien
hoeft er nagenoeg geen grond te worden afgevoerd.
Ook voor de onderafsluiting van de bouwput zijn verschillende
mogelijkheden naast elkaar gezet. Naast de optie om traditio-
neel te bemalen, is ook de mogelijkheid tot de toepassing van
een injectielaag of onderwaterbeton beschouwd.
Grondwaterstromingen en de mogelijk aanwezige obstakels in
Het gebouw is op staal gefundeerd op een 1 m dikke in het
werk gestorte betonnen funderingsplaat die tevens de kelder
-
vloer vormt. Op de keldervloer zijn de kolommen en de kelder -
wanden geplaatst. De stabiliteitskernen en -wanden zijn in deze
plaat ingeklemd.
Bouwkuip
Rozet is gelegen in een historisch deel van de binnenstad, direct
naast het oudste gebouw van Arnhem, het Sint Petersgasthuis
(1354). Om die reden was extra aandacht nodig voor de ruim
6 m diepe bouwput voor de kelder.
Tunnels
Als sluitstuk van de ruwbouw zou Rozet door middel van een
ondergrondse verbindingsgang met de naastgelegen historische
kelders worden verbonden. Bij de uitvoering hiervan werden
aannemer, opdrachtgever en constructeur nog verrast doordat
bleek dat de buitengevel van het naastgelegen pand nauwelijks
was gefundeerd. Sterker nog, de kelders bleken dieper te zijn
aangelegd dan de fundering van de gevel rijkt. Hierdoor zou bij
het injecteren van de grond onder de gevel de injectievloeistof
wegvloeien in de kelders. Om de aanleg van de tunnel toch
mogelijk te maken, is eerst onder de bestaande gevel een
nieuwe diepe funderingswand gemaakt. Dit is gedaan door
stukje bij beetje de gevel te ondergraven en de ontstane ruimte
vol te storten met beton waarmee feitelijk het aanlegniveau van
de fundering is verlaagd. Na deze tijdrovende klus kon worden
gestart met de aanleg van de tunnel.
Gebouw van het jaar geconstrueerd 7 2014
25
tisch gemonitord. De maximale vervormingen en trillingen zijn
binnen de gestelde grenzen gebleven.
Na het installeren van de bemaling en het aanbrengen van een
stempelraam is de put verder ontgraven (foto 6).
Vervolgens is de hele funderingsplaat (keldervloer) gestort in
één nacht. Betonmixers reden af en aan om in totaal 2000 m
3
beton naar hartje Arnhem te brengen. Na verharden kon de
betonplaat dienen als horizontale steun voor de CSM-wand en
is het stempelraam verwijderd. Door de aansluiting van de
keldervloer op de CSM-wand waterdicht uit te voeren, kon de
bemaling na het storten van de vloer grotendeels worden
gestopt. Binnen de CSM-wand zijn vervolgens de kelderwan-
den gestort die als permanente water- en grondkering dienen.
De CSM-wand heeft na voltooiing van de bouw geen functie
meer en blijft in de ondergrond achter.
Uitvoering
Een van de grote uitdagingen voor de aannemer was de beperkt
beschikbare werkruimte in de binnenstad. Dit is mede bepa-
lend geweest in de keuze voor prefab beton, voor nagenoeg alle
onderdelen van de draagconstructie. Twee torenkranen hebben
de bijna 700 dragende prefab wand- en kolomelementen op
hun plaats gehesen. Een strakke uitvoeringsplanning heeft
ertoe geleid dat elke drie weken een verdieping is gebouwd.
Hierbij is een splitsing gemaakt ter plaatse van de dilatatie. Aan
de ene zijde van het gebouw werd aan de vloer gewerkt, terwijl
aan de andere zijde de wanden en kolommen voor de volgende
verdieping konden worden geplaatst.
de ondergrond zouden een injectielaag kunnen verstoren. De
risico's op lekkage bij dit systeem waren te groot.
Om een onderwaterbetonvloer te kunnen toepassen, zou deze
circa 2 m dik moeten worden als gewichtsvloer, of 1 m dik in
combinatie met trekelementen. Voor beide opties bleken de
kosten hoog. Bovendien was het niet wenselijk alle natte uitko-
mende grond door de binnenstad af te voeren.
Een traditionele bemaling bleek bij dit project de meest econo-
mische oplossing.
Realisatie bouwkuip
De grondkeringen zijn uitgevoerd tot een diepte van 11,5 m
onder maaiveld. Voordat de bouwkuip werd ontgraven, is een
stempeling aangebracht om de vervormingen van de CSM-
wand tot een minimum te beperken. Tijdens het hele uitvoe-
ringsproces van de bouwput zijn deformaties van zowel naast-
liggende bebouwing als die van de bouwputwanden automa-
Tabel 1
Resultaten variantenstudie naar haalbaarheid van verschillende bouwputbegrenzingen
stalen damwand palenwandCSM-wand diepwand
monitoring intensiefextensiefextensiefextensief
trillingshinder zeer grootnihilnihilnihil
ruimtebeslag (wand) beperktredelijkredelijkredelijk
ruimtebeslag installatie beperktbeperktbeperkt groot
risico uitvoering grootbeperkt beperktbeperkt
beïnvloeding fundering (staal) beperkt tot grootbeperktgeengeen
draagkracht beperktgrootredelijk tot groot zeer groot
tijdsduur arbeid beperktgrootgrootgroot
kosten variant referentieduurderduurderveel duurder
5
Gebouw van het jaar geconstrueerd 7 2014
26
6 Storten keldervloer
7 De prefabbetonnen wanden van de stabiliteitskernen zijn voorzien van
een structuur van hout
foto: Robert Peters 8 De gains voor de stekken zijn voorzien van injectieslangetjes foto: Robert Peters 9 De gevelelementen vallen op door hun honinggele kleur en zijn voorzien
van verschillende decoratieve elementen als kartelranden en rozetten
foto: ScagliolaBrakkee / Neutelings Riedijk Architecten10 De zware gevelelementen worden met stalen schoenen direct aan de
vloerrand opgehangen
een vloeibare mortel tot deze uit de ontluchtingsslangen komt.
Dankzij deze oplossing is de aftekening van de stekken beperkt.
Gevel
De prominente buitengevel bestaat uit verticaal georiënteerde
U-vormige prefab schoonbetonnen gevelelementen. De tussen-
gelegen ruimten worden ingevuld met terugliggende verticale
puien (foto 1). De gevelelementen vallen allereerst op door hun
honinggele kleur. Ze zijn voorzien van verschillende decora-
tieve elementen als kartelranden en rozetten waar het gebouw
zijn naam aan ontleent (foto 9). Daarnaast zijn ook nog drie
verschillende manieren van bewerking van de oppervlakken
van de elementen toegepast: polijsten, stralen en deels schoon
uit de kist. Door deze combinatie van kleur, vorm en opper -
vlaktebewerkingen ontstaat een gevel die 'leeft' in het zonlicht
vanwege de bijbehorende schaduwwerking.
De vloer achter de gevel is opgelegd op de kolommen zonder
balk of verzwaringen. De vloer ligt gelijk aan de buitenzijde van
de kolommen. Dit vormt een goede basis voor de verticaal
gelede gevel. Verticaal georiënteerde puien en houtskeletbouw-
binnenbladelementen overspannen van vloer naar vloer. Voor
Schoonbeton
Een groot deel van de constructie in het interieur is bekleed met
eikenhout (foto 5) maar op enkele plaatsen wordt iets van de
achterliggende betonconstructie prijsgegeven. Op die punten is
de constructie uitgevoerd in schoonbeton. De prefabbetonnen
wanden van de stabiliteitskernen zijn voorzien van een structuur
van houten planken (foto 7). De naden van de elementen zijn
nauwelijks te herkennen omdat deze heel subtiel in het planken-
patroon zijn opgenomen. Van stopcontacten tot brandslanghas-
pels, alles is volledig in de detaillering van het plankenpatroon
geïntegreerd. Een resultaat als dit vereist een uiterst nauwkeurig
ontwerp, werkvoorbereiding, productie én uitvoering.
De gains voor de stekken zijn in dit geval niet voorzien van
gietopeningen maar van ontluchtingsslangen: injectieslangetjes
met een diameter van 16 mm (foto 8). De voegen onder de
elementen en de gains worden van onderuit geïnjecteerd met
Feiten en cijfers:
- 6000 m 3 beton
- 600 000 kg wapening
- 821 prefab gevelelementen - 265 prefab wanden
- 427 prefab kolommen
- 1000 m
2 stalen gevels
- 3000 m
2 houtskelet gevels
6
7
8
Gebouw van het jaar geconstrueerd 7 2014
27
de houtskeletbouwelementen worden de prefabbetonnen gevel-
elementen opgehangen. Door de relatief kleine overspanningen
van de vloer ter plaatse van de gevels kunnen de zware gevel-
elementen direct aan de vloerrand worden opgehangen. Hier -
voor zijn stalen schoenen toegepast (fig. 10).
Binnenstraat
De trap die in de binnenstraat als een rode draad door het
gebouw naar boven slingert, heeft een basis van kanaalplaten
die op schuinliggende prefabbetonnen en stalen liggers zijn
opgelegd. De trap is op de kanaalplaten uitgetimmerd. Langs de
binnenstraat is een tweeverdiepingshoge glazen gevel gemaakt
die wat terugligt ten opzichte van de rest van de gevel.
Duurzaam gebouw
In Rozet zijn verschillende maatregelen genomen die het tot
een duurzaam gebouw maken. De binnenstraat wordt ingezet
als klimaatneutrale ventilatievoorziening, waarbij wordt
gebruikgemaakt van de natuurlijke trek. Het dak is geheel
uitgevoerd als groendak, waardoor het bijdraagt aan de
koeling, een waterbuffer vormt en een aantrekkelijk stedelijk
milieu biedt aan vogels en insecten. Tevens is het dak voorzien
van zonnepanelen, waardoor het voorziet in een substantieel
deel van de energiebehoefte van het gebouw. Omdat daarnaast
ook nog warmte- en koudeopslag (WKO) plaatsvindt in de
bodem, is Rozet een van de duurzaamste gebouwen in
Arnhem.
? ?
PROJECTGEGEVENS
project
Rozet
opdrachtgever Gemeente Arnhem
architect Neutelings Riedijk Architects
constructeur Advies- en Ingenieursbureau
Van de Laar bouwkundig advies
ABT Adviesbureau
aannemer Bouwbedrijf Wessels Rijssen
prefab beton Westo Prefab Beton Systemen
vloeren Cobiax / Gelissen Beton
gevels Rollecate
9
10
Gebouw van het jaar geconstrueerd 7 2014
Gebouw van het jaar geconstrueerd 7 2014
Reacties