4 Nieuw landmark aan het IJ 1 Draagconstructie Pontsteiger voor belangrijk deel uitgevoerd in prefab beton Nieuw landmark aan het IJ 7 2017 5 Op de plaats van de steigers aan de Oude Houthaven in het IJ in Amsterdam wordt hard gewerkt aan het project Pontsteiger. Eyecatcher zijn de twee 90 m hoge torens, verbonden met een 30 m hoge brugconstructie die ruim 50 m overspant. De constructieopzet is vooral bepaald door bouwsnelheid en bouwmethodiek. Het gebouw Pontsteiger wordt gerealiseerd op de plek van de oorspronkelijke pontsteiger in de Houthavens (fig. 2). Op deze locatie werd vroeger aangelegd door vrachtschepen en later door de veerpont over het IJ (foto 3). Het gebouw komt daarmee in het IJ in Amsterdam te liggen. Pontsteiger zal voornamelijk uit koopwoningen bestaan. In een U-vormig laagbouwdeel dat aan de torens grenst, komen huurwoningen. Bouwkuip Een uitgebreid bodemonderzoek voor start bouw wees uit dat er geen explosieven uit de Tweede Wereldoorlog rondom de bouwlocatie zijn achtergebleven. Begin 2015 kon daarom worden gestart met het slopen van de bestaande houten ir. Steven Schoenmakers, ir. Dirk-Jan Kluft Van Rossum Raadgevende Ingenieurs 1 De eerste twee spanten van Pontsteiger geplaatst op de torens2 Gebouwlocatie in Amsterdam 3 Houthavens begin 20e eeuw 2 3 Nieuw landmark aan het IJ 7 2017 6 Vanuit de bouwput zijn met vier stellingen gelijktijdig zo'n 1000 fundexpalen tot een diepte van NAP -40 m aangebracht (foto 4). Deze fundexpalen zijn om de bestaande houten palen heen gepositioneerd. Wanneer het gebouw gereed is, worden de omliggende damwanden getrokken en fungeert de betonnen kelderwand als permanente waterkering. Direct naast het gebouw wordt een aanvaarbeveiliging gereali - seerd om aanvaringen door zware vrachtschepen te voorkomen. steiger. De bovenbouw van de steiger is verwijderd, maar de bestaande houten palen zijn blijven zitten. Vervolgens zijn ter plaatse van de steiger vanaf pontons damwanden aange - bracht. Hiermee is midden in het water een droge bouwput gerealiseerd. Na het aanbrengen van de damwanden en het verwijderen van de aanwezige sliblagen is ? voor een goede bodem ? een zandpakket aangebracht, vanaf NAP -9 m tot circa NAP -4,5 m. Het waterpeil in het IJ buiten de bouwkuip bevindt zich rond NAP -0,4 m. 4 5 4 Bouwkuip Pontsteiger in het IJ5 Impressie van Pontsteiger bron: Arons en Gelauff Architecten6 Onderdelen gebouw7 Plattegrond kelder Nieuw landmark aan het IJ 7 2017 7 Hoofddraagconstructie torens De hoofddraagconstructie van de torens bestaat uit breedplaat - vloeren op dragende betonnen binnenwanden en een dragende betongevel. Deze betonconstructie is doorgezet tot aan dakniveau op 90 m. Zowel de binnenwanden als de gevel (het binnenblad) zijn in prefab beton uitgevoerd. Beide onderdelen hebben zowel een functie in de verticale belastingsafdracht als in het stabiliteitssysteem van de toren. De prefab betongevel is uitgevoerd als raamwerk, waardoor grote raamopeningen in de gevel mogelijk zijn. Constructief ontwerp Het gebouw kan worden onderverdeeld in vier constructief verschillende onderdelen (fig. 6): de kelder, de laagbouw, de torens en de brug. Kelder Onder het waterniveau is een kelder gerealiseerd. Ter plaatse van de bovenbouw is dit een eenlaagse kelder. Hierbuiten, het deel buiten de laagbouw en buiten het binnenplein, is dit een tweelaagse kelder. Samen met de retail- en kantoorfunctie op het maaiveldniveau, vormt dit de onderbouw van het complex. De kelderconstructie is volledig in het werk gestort met uitzondering van zes kernen die de verbinding maken met de bovenbouw. Deze kernen zijn in prefab beton uitgevoerd. De kelder bestaat uit een kolomstructuur met in het werk gestorte vloeren. Laagbouw Het laagbouwdeel is gebouwd in een U-vorm en bestaat uit zes lagen. Dit is een constructie van in het werk gestorte wanden, breedplaatvloeren en prefab betonkernen. Torens en brug De twee torens zijn tot een hoogte van 60 m vrijstaand. Hier- boven is tussen de twee torens een 30 m hoge brugconstructie geplaatst met een overspanning van ruim 50 m, van toren naar toren. Deze brugconstructie is gerealiseerd met vier vakwerkspanten. Het constructief ontwerp van de torens en de brug wordt in het navolgende verder uitgewerkt. 6 7 brug torens laagbouw onderbouw Nieuw landmark aan het IJ 7 2017 8 8 Plattegrond laagbouw9 Vierendeel overdrachtsconstructie ten behoeve van de krachtsindeling in de kolommen worden geplaatst. De vierendeelliggers zijn de enige onderdelen die in het werk zijn gestort. Dit was noodzakelijk om de hoge krachten naar de onderliggende kolommen te kunnen verdelen. Door deze vierendeelliggers in het werk te storten, kon één doorgaande ligger worden gerealiseerd zonder voegen tussen de elementen. Het constructieprincipe vanaf de tweede verdieping is te zien in figuur 10. De prefab elementen voor de gevel en de binnen - wanden zijn onderling vertand uitgevoerd, zodat de gevel wordt geactiveerd in het stabiliteitssysteem. Aangezien de prefab gevel en binnenwanden door verschillende leveranciers zijn geleverd, is in de engineering extra aandacht besteed aan de onderlinge raakvlakken. Het stabiliteitssysteem, zoals weergegeven in figuur 10 bestaat uit de prefab binnenwanden die onderling vertand zijn uitge - voerd. Deze binnenwanden activeren eveneens de gevel die als een flens aan het stabiliteitssysteem fungeert. Hoofddraagconstructie brug De constructie van de brug bestaat zoals vermeld uit vier stalen vakwerkspanten van acht verdiepingen hoog. Deze spanten hebben een overspanning van ruim 50 m tussen beide torens. In beide gevels van de brug is een spant ontworpen, en twee er tussenin. Doordat de opleggingen van de spanten zijn afgestemd op de plattegronden van de torens, varieert de hart-op-hartafstand van de spanten. De twee middelste spanten zijn in de torens opgelegd op de achterwand van de liftschacht. Deze wanden hebben een dikte van 540 mm. De twee buitenste spanten worden ondersteund door verzwaarde kolommen in de hoeken van de toren (900 × 900 mm 2) die tot op de fundering doorlopen. Ten behoeve van de krachtsinleiding vanuit de spanten zijn stalen lastspreiders toegepast die de belasting vanuit de staaloplegging spreiden over het beton- oppervlak (fig. 11). Er is voor een systeem met prefab betonelementen gekozen in verband met de gewenste bouwsnelheid: elke week is één verdieping per toren gebouwd. Hierbij zijn de torens om en om gebouwd, per twee weken groeiden beide torens dus met één verdieping. Deze bouwsnelheid was alleen haalbaar met een prefab bouwsysteem. Vanuit de kelder is gestart met een prefab wand- en kolom- constructie. De wanden en kolommen zijn afgestemd op de beganegrondindeling, maar sluiten niet volledig aan op de bovenliggende constructie van de torenverdiepingen zelf. Op de eerste torenverdieping is hiervoor een overdrachts- constructie ontworpen. Ter plaatse van de binnenwanden zijn wandliggers toegepast en in de gevels zijn vierendeelliggers gerealiseerd. Deze vierendeelliggers zijn opgebouwd als 550 mm dikke betonwanden. Zij verdelen de krachten vanuit de gevel - penanten naar de onderliggende kolommen die vanuit bouw - kundig oogpunt niet recht onder de gevelpenanten konden 8 9 Nieuw landmark aan het IJ 7 2017 9 10 (a) Opzet hoofddraagconstructie torens; in rood de prefab binnenwanden, in blauw de prefab gevel; (b) stabiliteits - systeem 1e t/m 17e verdieping (tot onderzijde brug); (c) stabiliteitssysteem 18e t/m 25e verdieping (brugniveau) 11 Opleggingen: (a) middenspant 18e verdieping, (b) gevelspant 18e verdieping, (c) middenspant verdiepingen, (d) gevelspant verdiepingen de hoeveelheid staal te minimaliseren. Hierbij is gevarieerd in onder meer de hoogte van het spant, de posities voor diagonalen en het aantal spanten. Aangezien alle spanten met een verschillende hart-op-hartafstand zijn toegepast, zijn de vier spanten ook verschillend gedimensioneerd. De spanten zijn zo ontworpen dat ze in de fabriek volledig over twee verdiepingen konden worden geproduceerd; dit deel is in de fabriek in elkaar gelast en vervolgens per schip naar de bouwplaats vervoerd. Hier is het spant in één keer op de torens geplaatst. Dit deel van het spant, de onderste twee verdiepingen, is zo ontworpen dat het de vloer van de onderste verdieping, de 18e verdiepingsvloer, kan dragen. Vanaf deze 18e verdiepings - Vloeren In de brug zijn voor alle verdiepingen kanaalplaatvloeren toege - past. Om trillingen in de lichtgewichtstaalconstructie te minima - liseren, is ervoor gekozen massa toe te voegen aan de vloeren. De kanaalplaten zijn een slag zwaarder uitgevoerd dan constructief noodzakelijk en er is een schuimbetonafwerklaag over de constructieve druklaag toegepast. In deze schuimbetonlaag konden eveneens de installatieleidingen vrij worden versleept. Ontwerp en plaatsing spanten In het ontwerpstadium is een parametrische ontwerpstudie uitgevoerd om de spanten zo efficiënt mogelijk uit te voeren en 10a 10b 10c 11b 11a 11d 11c Nieuw landmark aan het IJ 7 2017 10 12 Geometrie staalconstructie brugspant 13 Opstelling t.b.v. windonderzoek 14 Venturi windeffecten 15 Geotechnische analyse zettings-verschillen tussen (a) torens (max. 48 mm) en (b) laagbouw (max. 70 mm) 16 Kraaninzet in het BIM model de Eurocode. Onder meer in de gevel onder de brug is windzui - ging tot een factor 1,75 hoger gevonden. De lokale onderdelen als gevelelementen zijn ontworpen op deze hogere belastingen. Voor het globale constructieve systeem gaf het windtunnel- onderzoek juist lagere waarden dan de Eurocode: de gevonden momenten en dwarskrachten op de fundering zijn minder groot. Zettingsverschillen toren en laagbouw Door de grote verschillen in verticale belastingen tussen de torens en de laagbouw is ervoor gekozen beide gebouwdelen op een verschillende diepte te funderen. De twee torens zijn gefundeerd op de derde zandlaag in Amsterdam, die ter plaatse van Pontsteiger wordt gevonden op circa NAP -40 m. De omliggende laagbouw is gefundeerd op de tweede zandlaag, op circa NAP -22 m. Het verschil in verticale belastingen en paalpuntniveau zorgt ervoor dat de beide delen zich verschillend zullen gedragen en een verschil in zettingsgedrag gaan vertonen. Door de geotech - vloer zijn de spanten verder opgebouwd. Op foto 1 zijn de eerste twee spanten te zien die in het werk zijn geplaatst. Nadat alle vier de spanten waren geplaatst, is tijdelijk montage - staal aangebracht wat het uitknikken van de bovenregel moest voorkomen. Vervolgens is een hangbordes onder de brug geplaatst en zijn de kanaalplaten van de onderste brugverdieping aangebracht. Vanaf dit plateau is het verdere staal gemonteerd. Na het plaatsen van de vloeren kon het montagestaal worden verwijderd. De vloeren nemen nu de functie van het montage - staal over en voorkomen dat de drukregels van het spant kunnen uitknikken. Aansluiting toren De diagonalen van de brugconstructie ter plaatse van de aansluiting op de toren zijn uitsluitend verticaal op de torens opgelegd. In horizontale richting is een glijdende oplegging gerealiseerd. Dit is mogelijk doordat de horizontale kracht uit deze diagonalen horizontaal evenwicht maken met de horizon - tale drukregel in het spant. Door dit interne evenwicht in de stalen spanten worden de horizontaalkrachten op de torens geminimaliseerd. Indien de diagonalen horizontaal aan de torens zouden zijn bevestigd, zouden de krachten uit de diago - nalen dwarskrachten op de torens uitoefenen die even groot zijn als de windbelasting. Windbelastingen Door de gebouwvorm bestaat de kans op windeffecten die voor hogere windbelasting op het gebouw kunnen zorgen dan door de Eurocode wordt omschreven. De omgekeerde U-vorm kan onder meer het zogenoemde Venturi- of tunneleffect (fig. 14) veroorzaken. Door dit effect kan een onderdruk ontstaan tussen de torens omdat hier de luchtsnelheid hoger is. Om beter inzicht te krijgen in deze windeffecten is een windtunnel - onderzoek uitgevoerd. Lokaal zijn in het windtunnelonderzoek inderdaad aanzienlijk hogere belastingen gevonden dan de windbelasting beschreven in 13 12 14 Nieuw landmark aan het IJ 7 2017 11 ? PROJECTGEGEVENS project Pontsteiger ontwikkelaar Dura Vermeer Vastgoed, M.J. De Nijs Projectontwikkeling architect Arons en Gelauff Architecten aannemer Bouwcombinatie Pontsteiger, Dura Vermeer Bouw Midden West / Bouwbedrijf M.J. De Nijs en Zonen constructeur Van Rossum Raadgevende Ingenieurs, Van Rossum Infra geotechnisch adviseur Crux Engineering installaties Hiensch Engineering bouwfysica DPA Cauberg Huygen oplevering 2018 nisch adviseur is een analyse gemaakt voor deze te verwachten zettingsverschillen. Doordat de torens op een stijvere zandlaag zijn gefundeerd, is de verwachting dat de torens minder zullen zakken dan de laagbouw. Berekend is dat de zettingen onder de laagbouw 45% groter zullen zijn dan onder de torens. De zettingsverschillen treden grotendeels al in de ruwbouwfase op, wanneer alleen de permanente belasting aanwezig is. Daarom wordt in de onderbouw, waar in de kelder de laagbouw en torens bij elkaar komen, zo lang mogelijk een stortstrook open gehouden. Dit totdat de ruwbouw van de bovenbouw is afgerond. Hierdoor kunnen zettingsverschillen al in de ruwbouwfase optreden, zonder dat dit tot krachten in de constructie leidt. De stortstroken zijn bovendien gewapend op een opgelegd vervormingsverschil, dat overeenkomt met het volledige zettings - verschil tussen hoog- en laagbouw. In de bovenbouw is een dilatatie tussen de torens en omliggende bebouwing gerealiseerd. Tot slot Het Pontsteigergebouw verrees afgelopen jaar langzaam aan de Amsterdamse skyline en krijgt inmiddels zijn uiteindelijke vorm. De ruwbouwfase is bijna afgerond en eind 2018 zal het gebouw volledig worden opgeleverd. In dit complexe project komen hoogbouw en grote overspan - ningen samen; de brug is op het moment van schrijven op enkele millimeters nauwkeurig opgelegd tussen beide torens en maakt de indrukwekkende vrije overspanning van 50 m. Hiermee zullen de gebouwcontouren voortaan voor iedereen herkenbaar zijn. ? BIM Het project Pontsteiger is volledig in BIM uitgewerkt. Vanaf het VO-stadium is door de betrokken partijen samengewerkt in een BIM-omgeving om zo alle benodigde informatie uit te wisselen. Voor de bouwaanvraag is samen met de architect en installatieadviseur een prestatiemodel gemaakt. Door alle adviseurs is een eigen BIM-model gemaakt en deze BIM-modellen gekoppeld vormen het prestatiemodel. Er is gewerkt in een omgeving waarbij de data uit de BIM-modellen live wordt uitgewisseld tussen de verschillende partijen. Zodoende hebben alle partijen altijd de beschikking over de laatste informatie van alle partners. Het constructie-prestatiemodel bevat onder meer informatie over materiaalkwali - teiten, milieuklassen en constructieve brandwerendheidseisen. Het model kan worden gezien als alternatief voor de traditionele vormtekeningen met de daarop beschreven informatie. Het model is door de onderaannemers en leveranciers gebruikt als onderleg - ger voor hun eigen productiemodellen. Nadat het prestatiemodel aan de verschillende onderaannemers en leveranciers was verstrekt, vond de verdere uitwisseling van informatie plaats via de open BIM-standaard (IFC). Door de verschillende partijen is een eigen productiemodel gemaakt, dat kon worden getoetst aan het prestatiemodel. Ook is er informatie over de uitvoering in het BIM-model toegevoegd. Van Rossum Raadgevende Ingenieurs heeft als hoofdconstructeur de verschil - lende BIM-modellen van de leveranciers gecontroleerd op de aanwezige informatie. Controle van bijvoorbeeld wapening vond nog steeds plaats op basis van platte 2D-tekeningen, aangezien deze tekeningen worden gebruikt als productiedocumenten en worden ingediend bij bouw- en woningtoezicht. 15b 16 2,5 mm -50,0 mm 4,0 mm -72,0 mm 15a Nieuw landmark aan het IJ 7 2017