Vakblad Bouwen met Staal 287

BOUWEN MET

06 22 287STAAL

vakblad over staal en staalconstructies

AFAS Stadion - Alkmaar (NL)

Jumbo – Bleiswijk (NL)

TOTAALOPLOSSINGEN

VOOR AL UW BOUW- EN

STAALBOUWPROJECTEN

BEKIJK ONZE PROJECTEN OP

WWW.ASK-ROMEIN.COM

Prins Clausbrug – Dordrecht (NL)

The Edge - Amsterdam (NL)

ASK ROMEIN | Belder 101 | NL-4704 RK Roosendaal | +31 (0)165 750 300 | info@ask-romein.com

Dejo ontwerpt en produceert custom made roosters voor speciale

projecten en bedenkt totaaloplossingen voor elke branche.

passie voor

roostertechnologie

sinds 1947

dat is dejo

Ambachtsstraat 3 Wolvega | 0561 691 691 | info@dejo.nl

www.dejo.nl

Bouwen met Staal 287 | jaargang 55 | juni 2022

ISSN 0166-6363

Uitgever Marco Pauw.

Redactie Paul van Deelen • Henk Orsel • Marco Pauw.

Medewerker Bertine Colsen.

Redactieraad W. Borgstein, Tata Steel Europe • ir. M.F.I. Braem, Croes • ir. Y.

van Diermen, Pieters Bouwtechniek • R.S. Dursin, Zinkinfo Benelux • A. Hagoort,

SNS • ir. M. Horikx, Hogeschool van Amsterdam • ing. K. Flierman, Construsoft •

G.J. Kannekens, Severfield • ir. F. Maatje (voorzitter), Bouwen met Staal • ir. H.J.

van Lint, Movares • ing. I.B. van der Meer, Bam Infraconsult • ir. K. Oosterman,

ZJA • ing. J. Seinen, Rijkswaterstaat • ing. F.E. Vasquez, Dumebo | DWS • T.S.

Wolvekamp MSc, BAM Infraconsult.

Redactie en administratie Bouwen met Staal • Louis Braillelaan 80 • 2719 EK •

Zoetermeer • tel. (088) 353 12 12 • bms@bouwenmetstaal.nl.

Advertenties Advercom • Dijkzichtlaan 2, 2071 EZ Haarlem • tel. 023-737 07 96/

06-24 68 52 25 • edejong@advercom.nl • www.advercom.nl.

Vormgeving Banee Design, Rotterdam • www.banee-design.nl.

Druk Veldhuis Media, Raalte • www.veldhuismedia.nl.

Vrijwaring Uitgever, redactie, auteurs en medewerkers verklaren dat de inhoud

van dit vakblad zorgvuldig en naar beste weten is samengesteld. Zij aanvaarden

geen aansprakelijkheid voor schade, van welke aard ook, als gevolg van

handelingen en/of beslissingen die zijn gebaseerd op de geboden informatie.

Abonnementen 2022 Binnenland € 77; buitenland € 102; studenten € 20 (via

Staalkaarthouder); losse nummers € 25 (prijzen incl. btw). Annuleren voor 2023 is

mogelijk tot 1 december 2022. Een abonnement is ook verkrijgbaar als onderdeel

van een lidmaatschap van Bouwen met Staal met exclusieve toegang tot de

digitale versie(s) van het vakblad.

Lidmaatschap Bouwen met Staal Een lidmaatschap geeft recht op één of meer

abonnementen op het vakblad Bouwen met Staal en gratis deel name aan avondsessies.

Als (bedrijfs)lid ontvangt u ook korting op studiedagen, excursies en

op andere producten en diensten van Bouwen met Staal (zoals publicaties,

cursussen, opleidingen en de Natio nale Staalbouwdag). Bovendien krijgt elk

lid toegang tot de digitale versie(s) van het vakblad (online bladermodule) en

het archief (eveneens online) dat per artikel kan worden geraadpleegd via

bijvoorbeeld auteur, onderwerp of een trefwoord. Annuleren voor 2023 is

mogelijk tot 1 december 2022.

Meer informatie en aanmelding(en) www.vakbladbouwenmetstaal.nl.

Cover en p. 3 Zecc Architecten • www.www.zecc.nl.

Foto André Verschoor (p. 6) Eva Krebbers • www.tumbleweedandfireflies.com.

06 | RUBRIEKEN

© Bouwen met Staal 2022. Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave

mag worden verveelvoudigd, in enigerlei vorm, zonder voorafgaande schriftelijke

toestemming van de uitgever.

2 JUNI 2022 | BOUWEN MET STAAL 287

06 22 287

BOUWEN MET

vakblad over staal en staalconstructies

STAAL

08 | PROJECTEN 34 | TECHNIEK

BOUWEN MET STAAL 287 | JUNI 2022 3

NIEUWS

Rijk Blok

(23 april 1959-7 mei 2022)

Op 63-jarige leeftijd is onverwachts

Rijk Blok overleden. Hij

was bij Bouwen met Staal onder

meer lid van de TC1 (duurzaamheid)

en was redactieraadslid van

dit vakblad, waarin hij graag een

kritische noot kraakte. Hij zat in

veel van die gremia namens de TU

Eindhoven, maar hij zat er ook in

om zijn discipline-overstijgende en

integrale blik te faciliteren. Veelvraat

en constructief gedreven,

was hij recent bezig met constructies

gemaakt van biobased-materialen,

zoals de voetgangersbrug

over de Dommel in Eindhoven en

de ‘Vlasbrug’ op de Floriade in

Almere die hij ontwierp. Geliefd

als universitair docent binnen

de unit Structural Engineering

and Design van de faculteit Built

Environment, was hij misschien

wel het bekendst als constructeur

van het draaiend huis op de

Hasseltrotonde in Tilburg en van

‘Happy Street’, een prijswinnend

paviljoen voor de wereldexpo in

Shanghai (2010), waarvoor hij met

kunstenaar John Körmeling (ruim

dertig jaar) samenwerkte. Hij had

natuurlijk ook z’n eenmansbedrijf

W5A Structures (sinds 1990), die

hij opgestart had als architect/

constructeur. TU/e schreef in haar

In Memoriam: ‘Blok begon zijn

loopbaan bij de TU/e als student

bouwkunde, en studeerde af bij de

richting Constructief Ontwerpen

in 1986. Gelijktijdig volgde hij ook

bij de Academie voor Industriele

Vormgeving in Eindhoven

de deeltijdopleiding beeldende

vormgeving. Hiermee legde hij in

die tijd al de inhoudelijke basis om

constructief ontwerpen en vormgeving

onlosmakelijk met elkaar te

verbinden.’

FailNoMore

Met de ondertitel ‘Beperking van

het risico van voortschrijdende

instorting van staal en staal-beton

draagconstructies onder buitengewone

gebeurtenissen’ werd

de nieuwe FailNoMore Manual

geïntroduceerd tijdens een workshop

bij de TU Delft, op 1 juni. Dit

handboek is in het leven geroepen

omdat een duidelijke richtlijn voor

ontwerpen op robuustheid ontbreekt.

De Eurocode (EN 1991-1-7,

Annex A) kaart het aan en geeft

enkele ‘tips’, maar is niet praktisch.

Daarom sloegen meerdere

Europese kennisinstituten (vooral

universiteiten) de handen ineen,

gesponsord door het Research

Fund for Coal and Steel (RFCS).

Ook hier zijn de verbindingen

dominant in robuustheid. Emeritus

prof.ir. Frans Bijlaard: ‘Een kolom

en ligger zijn zo ontworpen,

maar de verbinding houdt alles

bij elkaar. Drie zaken tellen bij

robuustheid: sterkte, stijfheid en

vervormingscapaciteit. Kortom:

overdimensionering – oneindig stijf

– of ductiliteit/vervormingscapaciteit.’

De EC geeft geen aanbevelingen

voor de vervormingscapaciteit.

Robuustheid wordt

hier uitgelegd als het voorkomen

van disproportionele schade ten

opzichte van de oorzaak door menselijk

falen of een buitengewone

gebeurtenissen.

Het handboek werkt met een

stroomschema, te volgen met stap

1) bepaal gevolgklasse CC1, CC2a,

CC2b en CC3; stap 2) ontwerpen

voor geïdentificeerde calamiteiten

en 3) ontwerpen voor ongeïdentificeerde

calamiteiten. Stap 2 zijn

‘gangbare’ gebeurtenissen als

brand, overstroming et cetera. Bij

stap 3 zijn er meerdere methodes:

tweede draagweg en het

behandelen van een sleutel-onderdeel

verder onderverdeeld in

meerdere categorieën. Hagar El

Bamby ging inhoudelijk in op een

niet eerder beschouwd extreem

geval, externe explosies (stap 3).

Wetenschappelijk en intrigerend,

doceerde ze verdienstelijk met een

rekenvoorbeeld en twee ‘nieuwe’

termen: detonatie is situatie waarbij

de drukgolven uit de explosie

sneller gaan dan het geluid; en

deflagratie, precies andersom,

dus langzamer dan het geluid.

Opvallend dat de gereflecteerde

druk bij een explosie groter is dan

de initiële drukgolven. Er ontstond

aansluitend een discussie over

plastische knopen versus oneindig

stijf met volledige doorlassingen.

De las is sterker dan het moedermateriaal

en hoe om te gaan met

de rotatiestijfheid. De laatste is

bovendien een kostbare productie.

Wie betaalt? Bijlaard sloot af: ‘Het

is toch raar dat wij het belangrijkste

onderdeel van een constructie

een detail noemen.’


Bouwen met Staal 286, auteurscorrectie

In aantal auteurs van het artikel ‘Een baan rondom de ballastmast’ in Bouwen met Staal 286 (april 2022), pagina 14-19, zijn onvermeld:

Michel Koop – sectorhoofd Stalen & Beweegbare Kunstwerken, Arjen Zorgdrager – senior constructeur en Michael Limburg – adviseur

beweegbare bruggen, allen van Iv-Infra.

NIEUWS

Autoshowroom hergebruikt

Voortman Design and Build en

Voortman Steel Construction uit

Rijsen zijn bezig aan een revitalisering

van een bestaande autoshowroom

(Baan Twente – Ford)

in Hengelo, waarbij de bestaande

staalconstructie zoveel mogelijk

wordt hergebruikt. De constructie

is ingemeten en nagerekend, en

beoordeeld op welke staalprofielen

voor hergebruik geschikt

waren; deze zijn voorafgaand aan

de demontage gemerkt. De overige

staalprofielen zetten men in als

circulair staal, om zoveel mogelijk

bestaand staal opnieuw te gebruiken.

De nieuwe showroom is

groter en hoger en krijgt een extra

belasting door de zonnepanelen op

het dak. De showroom wordt tegen

de bestaande werkplaats aangebouwd.

De bestaande kolommen

worden opgelengd en zo nodig

verstevigd, en de liggers en windverbanden

worden aangepast.

Inmiddels is de bestaande staalconstructie

volledig gedemonteerd

en werd onmiddellijk begonnen

met de grond- en funderingswerkzaamheden.

Slechts tien weken na

de start van de sloop- en demontagewerkzaamheden,

werd in mei

gestart met de montage van de

hergebruikte constructie. Omdat er

een gedetailleerd plan is opgesteld

en de bouw grondig voorbereid

is, kan in de uitvoeringsfase tijd

bespaard worden. Op deze manier

kan het project binnen de gestelde

planning gerealiseerd worden. Dat

betekent dat het gebouw eind juli

wind- en waterdicht is.

Fotocredit: Mothership

Circulair potentieel

Dat een opdrachtgever een project

gunt aan een sloopbedrijf is een

teken dat het de goede kant opgaat

met hergebruik, stelt bouwbedrijf

Dusseldorp over de circulaire

brug die Ulft verbindt met Silvolde.

De oude wandel- en fietsbrug is

vervangen door een circulaire

versie met voor 90% uit hergebruikte

materialen. De gemeente

Oude IJselstreek probeerde met

deze duurzame inkoop het goede

voorbeeld te geven en kende

tijdens de tender waardes toe aan

grondstoffen die worden uitgespaard

en behouden blijven in de

opeenvolgende levenscycli. Bij het

stalen aanbiedingsontwerp van het

tenderteam van Dusseldorp en Royal

HaskoningDHV was deze waarde

het grootst. Het oogsten van de

benodigde materialen was cruciaal

om de brug circulair te kunnen

renoveren. De twee overgebleven

concurrerende bouwbedrijven

schreven in met het ontwerp van

een houten brug. In de laatste fase

van de aanbesteding zijn de stalen

en houten aanbiedingsontwerpen

tegen elkaar afgewogen op basis

van het circulair potentieel. Na

onderzoek aan de 50 jaar oude

stalen brug stelden men vast,

dat de constructiedelen na een

behandeling prima opnieuw zijn te

gebruiken voor de nieuwe brugconstructie.

Na demontage werden

de constructiedelen in de fabriek

van constructiebedrijf Staalbouw

Eeftink-Rensing (Lichtenvoorde)

behandeld, versterkt en voorzien

van een conserveringslaag. Voor

het versterken van de constructie

en het leuningwerk werd staal

toegepast van de oude buizenfabriek

in Silvolde. Zo wordt voor de

nieuwe brug uitsluitend secundair

staal gebruikt. Alleen het brugdek

van Accoya hout is nieuw. Conceptontwikkelaar

Mothership uit

Rotterdam was ook betrokken.


ANDRÉ #10

André Verschoor (1968) geeft sinds 1992 advies in gebouwconstructies en is nu directeur

van/hoofdconstructeur bij Pelecon in Amersfoort. ‘Gebruik het materiaal daar waar het

goed in is.’

Op je nummer

‘…dus meneer de columnist, u heeft zes jaar civiele techniek in Delft

gestudeerd, mechanica & constructies en utiliteitsbouw, u won de

afstudeerprijs 1992 van de faculteit, u werkte als verantwoordelijke

constructeur aan minstens 1.500 gebouwen, waarvan nog nooit één

is ingestort, waaronder het Fries Museum in Leeuwarden, de eerste

basalttoren van 32 meter hoog in Lelystad met drie voorspanstrengen

erin, een bierblikjesfabriek die drie miljard bierblikjes per jaar maakt,

u schrijft artikelen over vermoeiing van wapening in bedrijfsvloeren

op palen, u geeft les aan de Hogeschool Arnhem Nijmegen en u schrijft

columns waarin u oproept tot nog meer aandacht voor constructieve

veiligheid èn u wilt Registerconstructeur worden?

[lange stilte]

‘Ja, graag.’

‘Dan moet ik u helaas afwijzen. U moet eerst alle vakjes van ons

digitale formulier juist invullen, u krijgt daar punten voor, want anders

kunnen we u echt niet toelaten tot het illustere gezelschap dat bewezen

heeft een formulier wel volgens de regels te kunnen invullen.’

We zijn in Nederland hard op weg naar een totalitaire bureaucratie, in

handen van certificaat-ondernemers, verstopt achter stichtingen of verenigingen

met goede doelen, waar weelderig onkosten kunnen worden

gedeclareerd, maar nooit winst zal worden getoond. Waar een Haagse

lobby ervoor zorgt dat hun certificaat in de wet komt. Om vervolgens

klanten op te roepen slechts in zee te gaan met gecertificeerde bedrijven.

De RIE, de ARBO, duurzaamheidslabels en nu ook het Constructeursregister.

Ik zou ze bijna schelmstichtingen noemen, ondanks alle

goede bedoelingen bij de oprichting.

Uw columnist heeft het twee keer serieus geprobeerd. Eerst als Registerontwerper

en na de eerste afwijzing als Registerconstructeur. Het

was natuurlijk ook naïef om te bedenken dat hij met 30 jaar trouwe

dienst aan de constructieve veiligheid in Nederland en een grenzeloze

ambitie om hier nog veel aan bij te dragen komende jaren voldoende

zou zijn voor een toelating. Niet als de formulieren niet volledig zijn

ingevuld. Dat is natuurlijk ondenkbaar. ‘De norm is geen kookboek’,

leerden we in Delft, maar er ontstaat nu een register van mensen die

perfect tussen de lijntjes kunnen (laten) kleuren, maar waarvan niet

zeker is of ze daadwerkelijk echte constructieve veiligheid (kunnen)

garanderen.

Wellicht rest uw columnist niets anders dan om te solliciteren bij een

verzekeraar van vastgoed, om vervolgens bij te houden hoeveel Registerconstructeurs

en/of Registerontwerpers betrokken zijn bij ingediende

schades. Te beginnen met een leeg A4-tje. Turven lijkt hem ruim

voldoende voor het doel. Adhocratie.

André.


Staalplaat-betonvloeren

Onderdeel van uitdagingen

Ontwerpprogramma op onze website

www.dutchengineering.nl

T +31 (0)71-5418923 E info@dutchengineering.nl W dutchengineering.nl

66629_DEN_advertentie_A5.indd 1 05-12-14 09:32


CITY CAMPUS OOSTERDOKSEILAND AMSTERDAM

1. Render (Artist impression: UNStudio).

Van PTT Post naar Booking.com

De nieuwbouw op kavel 5b/6 op het Amsterdamse Oosterdokseiland is niet

alleen in omvang, maar ook in complexiteit een bijzondere opgave voor alle

betrokken partijen. Het multi-functionele gebouwensemble met het hoofdkantoor

van Booking.com en 41 luxe appartementen, schittert door de integratie

van (gevel)architectuur, installaties en constructieve maatwerkoplossingen. Niet

alleen voor de ontwerpers, maar zeker ook voor de uitvoerende partijen is de

tijdsdruk is enorm. Toch kan, is de verwachting, de oplevering plaats vinden in de

tweede helft van 2022.

ir. Paul Lagendijk RO en ir. G.LH.M. Henkens

Paul Lagendijk is constructief ontwerper bij Aronsohn Constructies raadgevende ingenieurs in Rotterdam. George Henkens

was tijdens ontwerp en uitvoering directeur bij Aronsohn Constructies raadgevende ingenieurs in Rotterdam

Op het Oosterdokseiland wordt de laatste

hand gelegd aan het nieuwe hoofdkantoor

voor Booking.com (afb. 1 en 2). De ontwikkelingsmaatschappij

MAB maakt eind

jaren negentig in opdracht van de gemeente

Amsterdam, onder de naam ODE, plannen

voor de herontwikkeling van het eiland ten

zuiden van het spoor. Op dat moment heeft

in dat gebied PTT Post nog haar Stationspostgebouw

(afb. 3 en 4), maar duidelijk is

dat het postbedrijf binnen afzienbare tijd gaat

vertrekken en dat het gebouw kan worden

gesloopt. Het plan anno 2002 bestaat uit zes

bovengrondse kavels en één ondergrondse

kavel van twee kelderlagen. De onderste

kelderlaag dient uitsluitend voor parkeren; de

andere laag biedt ook ruimte aan logistieke

functies en een grote fietsenstalling. Deze zeven

volumes maskeren de complexiteit, want

bij deze ontwikkeling zijn dertien architectenbureaus

betrokken.

Onder de paraplu van een vof – specifiek

voor dit project – traden Aronsohn en

Arcadis binnen het masterplan samen op

als adviseur voor alle constructies: Arcadis

voor de westelijke kavels (1 t/m 4) en

Aronsohn voor de oostelijke kavels (5 en 6).

De betrokkenheid van Aronsohn is voor een

deel ingegeven omdat de constructie van het

Stationspostgebouw destijds door Aronsohn

is ontworpen en dat de gegevens van de

ondergrond, funderingen en alle andere

constructies nog in het archief beschikbaar

waren. Daarnaast vereist het grote aantal

betrokken architecten een omvangrijk adviseursteam

dat in staat is alle werktekeningen

tijdig te vervaardigen.

Herontwikkeling

De herontwikkeling van het gebied kent in

2004 een voorspoedige start dankzij twee

gebouwen die met overheidsgeld zijn gefinancierd,

namelijk: de gemeentelijke Openbare

Bibliotheek (kavel 4) en het Conservatorium

van Amsterdam (kavel 5a). De kleinere

westelijke kavels met woningen, commerciële


2. Overzicht bouwvolumes Oosterdokseiland. 3. Stationspostgebouw Amsterdam. 4. Stationspostgebouw Amsterdam (Foto: monumentenzorg/Han

van Gool).

bestaande

kelderconstructie

LTEO-ruimte

gevel conservatorium

palen gesloopte

stationspostgebouw

contour bovenbouw

6. Bouwlocatie bij start bouw, paarse: contour constructie boven 4 e verdieping. 7. Overzicht toe te passen palen (groen: geboorde palen; overige kleuren: geheide

palen, paars: contour constructie boven 4 e verdieping).

ruimten en een hotel komen ook vlot tot

stand. Het oostelijke deel evenwel niet. Dat

omvat een zeer groot volume kantoren, waar

op dat moment maar weinig belangstelling

voor is. Het plan voorziet erin dat voor de

ontsluiting aan de noordzijde, pal langs het

spoor, de Oosterdoksstraat wordt aangelegd.

Onder deze straat komt in de kelder de

technische infrastructuur voor de ± 250.000

m 2 bruto vloeroppervlak (bvo) van het totale

Oosterdokseiland. Deze infrastructuur start

met de enorme technische ruimte in de

uiterste noordoosthoek van het eiland. Ondanks

dat de gebouwen op de kavels 5b en 6

nog niet werden gebouwd, is de strook langs

deze kavels al wel eerder aangelegd. In de

ondergrondse constructie zijn voorzieningen

meegenomen op basis van het voor deze locatie

gemaakte definitief ontwerp van Frits van

Dongen (kavel 5b) en van Erick van Egeraat

(kavel 6): een ontwerp dat uiteindelijk nooit

zou worden gerealiseerd.

Pas in 2015 wordt de impasse doorbroken

doordat de gemeente Amsterdam dit terrein

onder de aandacht brengt van Booking.com.

De huidige huisvesting van dit bedrijf is

verdeeld over zeven locaties in de stad, maar

de wens is om haar veelal zeer jonge werknemers

op één werkplek in het centrum van

de stad te huisvesten. Er is behoefte aan zo’n

65.000 m 2 bvo en dan is er eigenlijk maar één

locatie beschikbaar: kavel 5b/6 van gebiedsontwikkelaar

BPD | Bouwfonds Gebiedsontwikkeling.

Naast dit volume voor Booking.

com, wordt de kelder in twee lagen afgemaakt

wat 350 extra parkeerplaatsen oplevert (ca.

30.000 m 2 ), komen er publiek toegankelijke

ruimten op de begane grond (ca. 1.500 m 2 ) en

worden eenenveertig appartementen in het

plan opgenomen (ca. 7.000 m 2 ). Eind 2015

wordt UNStudio als architect geselecteerd.

Afbeelding 5 en 6 tonen de bouwlocatie bij de

start van de bouw met aan de noordzijde de

strook waarin de technische infrastructuur

van het eiland is opgenomen. Aan de westen

zuidzijde de al gerealiseerde delen van de

tweelaagse parkeerkelder. Behalve de funderingsconstructies

voor de ontwerpen die niet

gebouwd zijn, bevinden zich in de grond ook

nog de 1.210 prefab palen van het gesloopte

Stationspostgebouw.

Bouwput en paalfundering

In 2004 viel het besluit een damwandkuip

voor het gehele eiland in één keer te maken

en deze te voorzien van enkele compartimenteringswanden.

De locatie waar het gebouw

zou komen, had rondom al damwanden,

alleen de verankering aan de waterkant was

nog niet aangebracht. Dat was daar ook niet

nodig, omdat de ontgraving nog niet was uitgevoerd.

In dit gebied zijn, na een ontgraving

van 1,5 m, binnen de bouwput Leeuwankers

aangebracht. Om toestromen van het open

water te voorkomen bij het aanbrengen van

de ankers zijn buizen aan de bouwputzijde

van de damwand gelast die reiken tot boven

de waterstand. Hierdoorheen zijn de ankers

aangebracht. Om opbarsten van de bouwput

te voorkomen is een spanningsbemaling

toegepast. De constructie van het nieuwe

ontwerp wordt deels gefundeerd op nieuw


8. Overzicht verschillende functies.

9. Woongebouw ondersteund door Y-kolommen en

tafelconstructie.

10. Verdiepingvloer woningen ondersteund door

combinatie van betonwanden en stalen kolommen.

leiden, zoals kon worden verwacht bij de

moderne betonconstructies. Voor geluid was

dit niet het geval. Daarom is een deel van de

geheide palen vervangen door de schroevend

op diepte gebrachte Tubex-palen boorpalen.

Omdat de palen in het gebied A direct naast

het Conservatorium (rode gebied in afb. 7),

moeten samenwerken met grote paalgroepen

van geheide prefab palen onder de bestaande

betonvloer, is ervoor gekozen daar wél heipalen

in te zetten.

5. Oosterdokseiland bij start uitvoering City Campus en appartementengebouw (met bestaande inrit parkeergarage

direct tussen Conservatorium en ontgraving).

gemaakte palen binnen de compartimenteringswanden,

maar ook op palen onder de

al aanwezige constructie. Bij het ontwerp

daarvan werd rekening gehouden met het

bouwen van een nieuw kantoorgebouw naar

de eerdergenoemde ontwerpen van Van Dongen

en Van Egeraat. Alleen is het uiteindelijke

gebouw compleet anders: de optredende

belastingen zijn anders in grootte en positie

dan destijds bedacht. In de bestaande kelder

zijn daarom op verschillende plaatsen verdiepinghoge

wanden en poeren toegevoegd om

de nieuwe optredende belastingen te kunnen

afdragen naar posities waar voldoende draagvermogen

in de fundering aanwezig is.

Circulaire Bouwlawaai 2010

Bij het beoordelen van de bouwaanvraag gaf

Bouw- en Woningtoezicht aan dat zou worden

gehandhaafd op basis van de Circulaire

Bouwlawaai 2010, die inmiddels onderdeel is

geworden van het Bouwbesluit. Het integraal

toepassen van geheide prefab palen, zoals dat

is gedaan bij alle eerdere bouwactiviteiten

op het Oosterdokseiland, was binnen deze

nieuwe kaders met strengere geluids- en

trillingseisen uitgesloten. De geluidsgevoelige

bestemmingen zijn niet alleen de woningen

in de omgeving, maar vooral het Conservatorium.

Omdat alternatieve paaltypen veel

duurder zijn, liet de opdrachtgever (op ons

advies) heiproeven uitvoeren om te bereiken

dat zoveel mogelijk geheide palen zouden

kunnen worden toegepast. Dat had ook een

technische noodzaak; immers op tal van

plaatsen moeten oude palen constructief

‘samenwerken’ met nieuwe palen en dan is

het wenselijk dat alle palen een vergelijkbaar

last/zakking-gedrag vertonen. Deze heiproeven

zijn begeleid door Cauberg Huygen. Er

zijn twaalf proefpalen geheid, waarbij het

daarbij optredende geluid en de trillingen

zijn geregistreerd. Het onderzoek wees uit

dat trillingen nergens tot problemen zouden

Bestaande en nieuwe funderingspalen

Om de overlast te beperken zijn deze palen

in de kerstvakantie van het Conservatorium

geheid en bepaalden daardoor de aanvang van

de bouw: de eerste palen werden geheid terwijl

het bestekontwerp nog niet gereed was. Het

heiwerk verliep voorspoedig en de overlast

was nog veel minder dan voorspeld. Daarom

zijn tijdens de uitvoering nog 155 boorpalen

vervangen door achthoekige prefab heipalen

die op een ander werk van de aannemer niet

werden toegepast. Palen die uitsluitend trek

opnemen waren op voorstel van de aannemer

uitgewerkt als GEWI-ankers, maar zijn door

het beschikbaar zijn van deze achthoekige

palen alle vervangen door deze palen.

Uiteindelijk zijn onder de nieuwe kelderconstructie

in totaal 1.194 palen aangebracht,

waarvan 543 geheide palen (vierkant 450

mm), 155 geheide achtkantige palen (Octicon

430) en 496 geboorde palen (Tubex

Ø 457/670). Het inheiniveau van de palen

varieert van 19,5 tot 22,0 m –NAP. Voor alle

paaltypen bedraagt de opneembare drukbelasting

2.100 kN en de opneembare trekbelasting

350 kN. Bij het heiwerk zijn – ondanks

de aanwezigheid van 1.210 palen van het


IPE 120, S235 JR thermisch verzinkt

met 15 mm voetplaat

10 mm kopplaat

draadbus L = 36 mm

isolatie (opvulling)

flexibele glaswol

152

94

4x rvs M22 uit Isokorf:

vastzetten met

rvs DIN934 M22

+ loctite 243

11b. Detail balkon-gevel. 11a. Inhijsen balkonelement.

oude Stationspostgebouw waar tussendoor

moest worden geheid – uiteindelijk slechts

acht palen gebroken.

Kelderconstructie

De in het werk gestorte keldervloer was

oorspronkelijk ontworpen als een combinatie

van poeren (in hoogte variërend van 1,5 m

tot 2,7 m) bij de kolommen met daar tussen

dunnere vloerdelen (600 mm). Door de grote,

maar ook sterk verschillende kolombelastingen

en de vele bestaande palen was er geen

sprake van ‘standaard’ poerafmetingen. Om

de uitvoering te versnellen en eenvoudiger op

te verwachten paalafwijkingen in te kunnen

spelen is er – op voorstel van de aannemer –

voor gekozen om over bijna het volledige oppervlak

van de nieuwe kelder een vlakke betonvloer

van 1,3 m toe te passen, uitgevoerd

in C35/45. Uitsluitend bij kolombelastingen

hoger dan 10.000 kN, op de aansluiting met

bestaande poeren én bij de beide nieuwe

stabiliteitskernen van het kantoorgebouw zijn

nog poeren toegepast met een hoogte van

2,0 m. De westelijke kern staat voor de helft

op de bestaande kelder en voor de helft op

de nieuwe kelder. De benodigde poer voor

deze kern is in het bestaande gedeelte op

de onderste keldervloer gemaakt en in het

nieuwe gedeelte onder de onderste keldervloer.

Om samenwerking van beide delen te

waarborgen, ontstond in het overgangsgebied

een poerhoogte van 4,5 m.

De kelderwanden zijn in het werk gestorte

wanden van 300 mm. De vloeren van niveau

–1 en begane grond zijn kanaalplaatvloeren

(hart-op-hart afstand van de ondersteuningen

maximaal ca. 12,5 m), ondersteund door

platte balkstroken (breedte 2,4 m, hoogte

760 mm met overspanningen tot 10,8 m). De

balkstroken worden ondersteund door in het

werk gestorte kolommen. Kelderkolommen

zonder belasting uit de bovenbouw zijn rond

600 mm. De kolommen met een bovenbouwbelasting

hebben grotere afmetingen, afhankelijk

van de optredende belasting oplopend

tot vierkant 1.200 mm.

Bovenbouw

Boven de begane grond (met een retailfunctie)

liggen twee grote bouwvolumes met

appartementen en kantoren (afb. 8) en met

een flinke staalconstructie in beide delen. Het

Duitse Spannverbund verzorgde de detailengineering,

levering en montage van het staal,

dat deels in Duitsland maar voornamelijk

in Polen is vervaardigd en over de weg naar

Amsterdam is getransporteerd.

Appartementendeel

Het appartementendeel bestaat feitelijk uit

een stapeling van drie functies: vanaf de begane

grond gezien hebben de onderste twee

lagen de functie horeca, vervolgens eenenveertig

appartementen, verdeeld over negen

bouwlagen, terwijl de bovenste twee lagen

van het volume worden gevormd door kantoren

(van Booking.com). Het appartementendeel

is gedilateerd van het kantoorgedeelte

waardoor uitsluitend in het ontwerp van de

appartementen rekening is gehouden met een

brandwerendheidseis van 120 minuten (en in

het kantoorgedeelte van 60 minuten). Deze

dilatatie gaf ook de vrijheid om bij de appartementen

met een andere verdiepinghoogte

te werken (3,15 m) dan bij de kantoren (3,60

m), waardoor binnen hetzelfde volume een

extra bouwlaag mogelijk werd.

In de horeca in de plint kon de relatief dichte

kolommen- en wandenstructuur van de

bovengelegen woningen niet worden doorgezet.

Daarom is onder de eerste woonlaag

een stalen tafelconstructie gemaakt: via een

samenstel van zware liggers (van dubbele

profielen HEM 1000 en HEB 1000) wordt de

totale belasting afgedragen naar een deel van

de betonwanden uit de bovenbouw, aangevuld

met zes ruimtelijke kolommen in de vorm


8400 8400

800 var.

m met diverse rasterafwijkingen rondom de

kernen en trappenhuizen én ter plaatse van

de knikken in de gebouwplattegrond. De 300

mm dikke vloer overspant 8,4 m en is uitgevoerd

als een doorgaande hoge staalplaat-betonvloer

Comflor 210 (nominale plaatdikte

1,0 mm) met een druklaag van 90 mm. De

vloeren zijn ontworpen op een veranderlijke

belasting van 4,0 kN/m 2 . De geprofileerde

staalplaten liggen op de onderflens van de

geïntegreerde, samengestelde stalen liggers en

zijn tijdens de uitvoering ondersteund door

twee tussenstempels. De vloerliggers zelf zijn

niet onderstempeld tijdens de betonstort. De

liggers zijn doorgaand uitgevoerd over de in

het werk gestorte betonkolommen (vierkant

450 mm, betonsterkteklasse C55/67). De

randzones van de vloer hebben een afwijkende

vorm en zijn daarom volledig in het werk

gestort (afb. 12). De gevelbouwer eiste dat het

verschil in doorbuiging tussen twee vloeren

niet meer dan 10 mm mocht bedragen. Om

aan deze eis te voldoen zijn op diverse plaatsen

zwaardere en extra stalen liggers in de

randzones van de vloer aangebracht.

Aan de zijde van de buitengevel hebben de

geïntegreerde liggers een relatief klein overstek

van zo’n 1,4 m. Maar aan de zijde van

de binnengevel, rond de beide atria, varieert

het overstek per verdieping en per geveldeel,

waarbij het overstek oploopt tot maximaal 4,5

m. Daarnaast grijpen op een aantal plaatsen

nog extra belastingen aan op deze liggercomputervloer

afsluitprofiel

Comflor 210

Comflor 210

Comflor 210

wapening

wapening door gaten in profiel

700 var. 225 225

geïntegreerde stalen ligger type A

155x20-200x300x25-450x20

wapening

computervloer

150

Comflor 210

wapeningsstaven

700 var. 600 600 600

A-ligger

200

gaten tbv doorvoer wapening

vorm geïntegreerde stalen A ligger

75 300

75

Demu ø12/M16-150

afsluitprofiel

90

120

230

430

800

computervloer

150

Comflor 210

wapeningsstaven

320

250

Comflor 210

210

ribwapening

L200x200x20

Demu ø 12/M16-200

betonwand

vorm geïntegreerde stalen B ligger

25 80

275

370

brandwerende

afwerking

gaten voor doorvoerwapening

20

75 300 75

75 300 75

B-ligger

C-ligger

12. Standaardprincipes constructie bovenbouw met staalplaat-betonvloer.

van een vork (afb. 9). Deze kolommen hebben

een ‘massieve’ stalen kern omsloten door een

betonnen schil, die zorgt voor de brandwerende

bescherming van het staal. Vanwege de

complexe uitwendige vorm koos de aannemer

ervoor om aan de buitenzijde van de kolom

staalplaten toe te passen als verloren bekisting.

Deze staalplaten zijn gekoppeld aan de stalen

kerndoorsnede, maar leveren geen bijdrage

aan het draagvermogen.

Slanke kolommen

De constructie van het woongedeelte boven

de tweede verdieping bestaat uit in het werk

gestorte, massieve betonvloeren (260 mm

dik, veranderlijke belasting 1,75 kN/m 2 ),

waarin alle leidingen zijn opgenomen. Stalen,

kokervormige kolommen, en betonwanden,

die ook de stabiliteit verzorgen, vormen

de ondersteuningen van de vloeren (afb.

10). Binnen de woningen zelf komen geen

dragende wanden voor. Ondanks de negen

woonlagen konden de stalen kolommen slank

blijven, variërend van vierkant 200 mm tot

rechthoekig 200x400 mm met variërende

wanddikten, alle in S355. Het oplegvlak voor

de vloer is vergroot naar 450x650 mm door

aan de buitenzijde van de kolom een verstijfde

staalplaat te lassen, waarvan de onderkant

gelijkligt met de onderzijde van de betonvloer.

Hierdoor was het niet nodig de vloer

rondom de kolom te verdikken om bezwijken

van de vloer door pons te voorkomen.

Balkons

Elk appartement heeft een prefab balkon (afb.

11a) uitgevoerd in CRC-beton (Compact

Reinforced Composite). Met dit hogesterktebeton

zijn zeer dunne balkonelementen

mogelijk: de maximale dikte (langs de randen)

is 115 mm en in het midden is de dikte slechts

70 mm. De elementen hebben een beperkte

overlap met de betonnen woningvloer en kragen

maximaal zo’n 1,2 m uit. Door de beperkte

overlap met de vloer is het verbindingsdetail

complex met op druk belaste opleggingen

langs de vloerrand en trekverankeringen op

de aansluiting met de binnengevel (afb. 11b).

Kantoordeel

Het totale volume van het gebouw, met een

hoogte van zo’n 49 m, ontleent zijn stabiliteit

aan drie betonnen kernen die over de volledige

gebouwhoogte doorlopen: aan de westzijde

twee rechthoekige kernen (afmetingen

elk 3,1x12,30 m) die onderling zijn gekoppeld

door lateien en aan de oostzijde een rechthoekige

kern (afmetingen 8,6x10,0m).

Hierna worden – van boven naar beneden –

de constructie boven niveau 4, de constructie

van niveau 4 en de constructie onder niveau 4

beschreven, aangevuld met enkele bijzondere

aspecten.

Constructie boven niveau 4

De constructie boven niveau 4 heeft een basisstructuur

met een kolomraster van 8,4x8,4


3200

8400 8400

computervloer

N-ligger vloer

320 130

120

230

450

detail 1

700 var. 225 225

geïntegreerde stalen ligger type A

180x20-200x70-450x35

wapening

3200

computervloer

130

250

N-ligger vloer

N-ligger vloer

700 var.

ligger type D

detail 2

as

8400

koker k120x120x12,5

brandwerende

afwerking

computervloer

as

250

8400

as

320

elastomeer

detail 3

750

N-ligger vloer

geïntegreerde stalen ligger type D

330x30-450x100-750x60

wapening

13. Standaardprincipes constructie bovenbouw met prefab betonvloer.

overstekken, bijvoorbeeld door trappen, de

loopbrug en de atriumliggers.

Vier liggerdoorsneden

Voor de geïntegreerde liggers voor de staalplaat-betonvloer

is gekozen om slechts vier

typen liggerdoorsneden te gebruiken: een

gelast asymmetrisch I-profiel met een aangelaste,

uitstekende onderplaat van 20 mm

(afb. 14; type A-D). De vloer rust altijd op de

onderplaat, de hoogte van het gelaste I-profiel

varieert en de bovenflens steekt soms boven

de constructieve vloer uit. Dit laatste levert

geen probleem op, omdat op de druklaag een

250 mm hoge computervloer wordt aangebracht.

Bij de aansluiting met een betonnen

kolom zijn in de geïntegreerde ligger vier

sparingen aangebracht in de onderplaat en

in de flenzen voor het doorvoeren van de

verticale kolomwapening. De 60 minuten

brandwerendheid werd voor liggertype A

zonder brandwerende voorzieningen bereikt.

Bij de overige liggertypes zijn de delen die

boven de constructieve vloer uitsteken

van brandwerende coating voorzien (PPG

Steelguard 801). In het kantoordeel zijn geen

dilataties aangebracht, omdat de stalen liggers

en staalplaat-betonvloeren maar een zeer

beperkte lengteverandering ondergaan.

Aangepast ontwerp

Aronsohn had de vloerconstructie oorspronkelijk

ontworpen als een prefab cassettebetonvloer

met een constructiehoogte van

320 mm (afb. 13). Om de belastingen op de

onderbouw en de fundering te beperken was

bewust gekozen voor dit relatief lichte vloersysteem.

De aannemer voorzag echter een

planningsrisico in deze oplossing en stelde

het alternatief met de Comflor voor. Door het

toepassen van een staalplaat-betonvloer bleef

het eigen gewicht van de vloer vergelijkbaar

laag en bleef de impact op de hoofdopzet van

het ontwerp beperkt. Belangrijk was dat de

aannemer nu niet meer afhankelijk was van

de levertijden van de prefab cassettes én er

waren minder hijsbewegingen nodig voor het

opbouwen van de vloeren. Per saldo leidde

dit tot een kortere bouwtijd.

De liggerdoorsnedes met de dubbele onderflens

zijn het gevolg van deze wijziging in

vloertype. Bij het inpassen van de voorgestelde

wijziging bleek de in het oorspronkelijke

ontwerp aanwezige constructiehoogte van

320 mm een dwingend gegeven. In de prefab

vloer van 320 mm dik was bij de oplegging

een inkassing voorzien zodat onderkant vloer

en onderkant ligger met elkaar corresponderen.

Bij de staalplaat-betonvloer kon de

vloerdikte weliswaar worden gereduceerd

naar 300 mm, maar zou bij de oorspronkelijk

onderflensdikte van 35 mm de constructiehoogte

toenemen naar 335 mm. Om de voor

de momentcapaciteit en stijfheid benodigde

onderflensdoorsnede te handhaven, is

gekozen voor het toepassen van een dubbele

onderflens: de onderste waarop de staalplaat-betonvloer

draagt, heeft een dikte van

20 mm waardoor ook nu aan de maximale

constructiehoogte-eis is voldaan. De bovenste

onderflens levert de resterende bijdrage aan

sterkte en stijfheid.

Constructie niveau 4

In het westelijke deel van het kantoorvolume

is de ‘eenvoudige’ constructie van de bovenliggende

verdiepingen doorgezet tot op de begane

grond. In het noordelijke en het zuidelijke

deel vraagt het architectonische ontwerp

om complexe constructieve oplossingen.

De constructie van de vierde verdieping aan

de noordzijde (afb. 15) kenmerkt zich door

de overkluizing van de Oosterdoksstraat en

het grote overstek in de noordoosthoek van

het gebouw. De Oosterdoksstraat (grenzend

aan het spoor) maakt deel uit van de

auto-ontsluiting van het Oosterdokseiland en

vormt de toegangsweg naar de ondergrondse

parkeergarage. De parkeergarage moest

tijdens de bouw altijd toegankelijk zijn: dat

leverde een enorme logistieke puzzel op.

Massieve betonvloer

Als vloer is gekozen voor een 220 mm dikke

massieve betonvloer: een 100 mm dikke

breedplaat die zonder stempeling het stortgewicht

van de 120 mm dikke druklaag kan

dragen. De vloer overspant 4,2 m en draagt

op liggers HEA 400 die 8,4 m overspan-


staven door gaten ø 30 h.o.h. 150 mm

computervloer

computervloer

200

90

300

Comflor 210

afsluitprofiel

200

20

afsluitprofiel

155 70 50 250

Comflor 210

afsluitprofiel

20

brandwerend

schilderwerk

20

afsluitprofiel

20

25

370 80 75

25

75

450 75 450


Type A: 155x20-200x300x25+450x20 max. 2050 mm uitkraging


Type C: 370x20-200x80-300x25+450x20 max. 4500 mm uitkraging


computervloer

computervloer

450


200

brandwerend

schilderwerk

170

brandwerend schilderwerk

100 80

Comflor 210

80

Comflor 210

90

300

afsluitprofiel

20

afsluitprofiel

275

25

afsluitprofiel

30

320

20

50

20

75

450 75 600


Type B: 275x20-200x80-300x25+450x20 max. 3500 mm uitkraging


Type D: 320x30-450x100-600x50+750x20 voor atriumdak

14. Toegepaste ‘standaard’ liggerdoorsnedes.

36%

600

280 280

40

+17700

4 e verdieping

2094

2015

15a. Noordoostelijke gedeelte constructie onderste

vier bouwlagen (1: gelaste staal-beton plaatliggers;

2: staal-beton kolommen; 3: W-kolommen;

4: gelaste kokerligger oostelijk deel noordgevel; 5:

verdiepinghoge gelaste plaatligger aan weerszijden

trappenhuis; 6: verdiepinghoge gelaste plaatliggers

aan achterzijde liftschacht; 7: gelaste kokerligger

oostgevel; 8: betonwand versterkt met staalprofielen.

15b. Eindstadium Oosterdokstraat.

Dragline

schotten

isolatie

hout

IPE 600 > HEB 400

S335

vallende ligger/massa

werkt als

mechanische

veer

16. Liggerdoorsnede noordgevel, westzijde.

18. Opbouw vloerconstructie MoHuCo.


2500

+17.700

570

1200

20

4 e verdieping

2609

2261

40 60

+14.100

60

20

3 e verdieping

17. Liggerdoorsnede noordgevel, oostzijde.

nen. Om de rijbaan te overkluizen zijn in

noord-zuidrichting onder de vierde verdiepingvloer

extra zware liggers aangebracht

met een afstand hart-op-hart van 8,4 m,

corresponderend met het kolomstramien boven

niveau 4. Deze liggers overspannen 16 m

en ondersteunen behalve de liggers HEA 400

van de vierde verdieping ook de middenkolommen

van de bovengelegen vloeren van niveau

5 tot en met 11 (rekenbelasting ca. 6.000

kN) en het gevouwen bouwkundige plafond

onder de vloer van de vierde verdieping (inclusief

de installaties tussen de onderzijde van

de vloer en het bouwkundige plafond). Dit

bouwkundige plafond bestaat uit keramische

elementen (eigen gewicht ca. 0,6 kN/m 2 ) die

zijn bevestigd op een stalen hulpconstructie.

De liggers zijn oorspronkelijk ontworpen

als vakwerkliggers om het doorvoeren van

installaties te vereenvoudigen. Op verzoek

van de staalbouwer zijn ze echter uitgevoerd

als gelaste plaatliggers (met sparingen voor de

installaties) met stiftdeuvels op de bovenflens,

waardoor ze als staal-beton liggers samenwerken

met breedplaatvloer van niveau 4 die

in dit gedeelte is toegepast. Deze vollewandliggers

variëren in hoogte, afhankelijk van

de beschikbare ruimte, van 1.300 mm tot

2.180 mm en rusten aan de zuidzijde op

vierkante staal-beton kolommen (rekenwaarde

kolombelasting oplopend tot 17.500 kN,

uitwendige kolomafmeting vierkant 600 mm,

ingestorte samengestelde staalprofielen tot ca.

615 kg/m).

Aan de noordzijde wordt de constructie

ondersteund door tien schuin geplaatste

kolommen in een W-vorm (afb. 20). De

aangrijpingspunten van de liggers in

noord-zuidrichting corresponderen niet met

de ondersteuning door deze W-kolommen.

Bovendien is aan de oostzijde een overstek

van 23 m aanwezig. Daarom is aan de noordzijde

een onderslagligger in het ontwerp opgenomen

(afb. 15, #4 en afb. 17). Het overstek

is ontstaan door een combinatie van factoren:

enerzijds wilde de architect het bouwvolume

doorzetten tot de rand van de kavel en anderzijds

waren er in de kelder onder dit deel van

het gebouw geen voorzieningen meegenomen

om een nieuw volume op af te steunen.

Plaat- en kokerliggers

Ook in het noordelijke deel van de oostgevel

ontbreken directe ondersteuningen. Hier

zijn uitsluitend indirecte ondersteuningen

aanwezig in de vorm van verdiepinghoge,

uitkragende liggers aan weerszijden van het

trappenhuis en aan de achterzijde van de liftschacht

én is ook in de gevelzone de onderslagligger

doorgezet. Deze uitkragende liggers

worden afgesteund op een met staalprofielen

versterkte betonwand. De combinatie van

het grote overstek en de optredende belastingen

leidde tot enorme afmetingen voor de

onderslagligger in de noordgevel en een deel

van de oostgevel. In het westelijke deel van de

noordgevel, met beperkte overspanningen, is

een gelaste, I-vormige plaatligger toegepast

(ruim 2.000 mm hoog, gewicht ca. 1.000 kg/

m 1 ; afb. 16). In de noordoosthoek is, nog

net binnen de grenzen van het bouwkundige

plafond, een gelaste stalen kokerligger

toegepast met een breedte van 2.500 mm en

een gemiddelde hoogte van 2.450 mm met

flenzen met een totale dikte van 100 mm. De

koker is opgebouwd uit voorbewerkte platen

van 60 en 40 mm en lijven van 40 mm om

de vervorming binnen acceptabele grenzen

te houden (afb. 17). Maar zelfs bij deze

afmetingen bedraagt de vervorming van de

staalconstructie door de totale belasting nog

zo’n 215 mm.

Montage

De staalconstructie is gemonteerd boven

de Oosterdoksstraat. Om het verkeer daar

veilig door te laten, is een tijdelijke constructie

gebouwd: de MoHuCo (Montage

Hulp Constructie). Op deze hulpconstructie

werden de elementen van de staalconstructie

van de vierde verdieping geplaatst om daarna

te worden samengesteld tot de volledige

staalconstructie. Ook is rekening gehouden

met de impactbelasting van een uit de kraan

vallend liggerelement van 4,65 ton met een

valhoogte van 3,5 m. Door het toepassen van

een tempex-tussenlaag in de opbouw van het

vloerpakket (afb. 18) is ‘slechts’ gerekend met

een equivalente, statische belasting van 1.800

kN. In het afbouwstadium is de MoHuCo

gebruikt als werkplatform van waaraf het

bouwkundige plafond aan de onderzijde van

de vierde verdieping is aangebracht.

De kokerligger is in delen – in lengte variërend

van 3,5 m tot 10,0 m met een gewicht

van de complete liggerdoorsnede 6.700 kg/m

– aangevoerd naar het werk. Met een mobiele

kraan zijn de delen op het tijdelijke werkplateau

geplaatst (afb. 19). Op het werkplateau is

een hulpconstructie inclusief rails en wissels

aangebracht, waarmee de delen op de juiste

positie konden worden gebracht en met

vijzels op de juiste hoogte gesteld. De verbindingen

tussen de delen onderling zijn, op

voorstel van de aannemer, op de bouwplaats

afgelast.

De onderzijde van de vloer van de vierde verdieping,

inclusief de stalen liggers onder de

vloer, is thermisch geïsoleerd om koudebruggen

en ongewenste opgelegde thermische

krachten en vervormingen in de staalconstructie

te voorkomen. De stalen onderdelen

zijn ook brandwerend bekleed (Promatect-H,

dikte variërend van 12 tot 18 mm) voor een

brandwerend van 60 minuten.

W-kolommen

De vorm van de W-kolommen, die de

onderslagligger (gelaste kokerligger) in de

noordgevel ondersteunen, is door de architect

ontworpen (afb. 20). Om de buigende

momenten in de kolommen te reduceren,

zijn de aansluitingen met de onderslagligger

scharnierend uitgevoerd en zijn de knikpunten

aan de onderzijde op een lager niveau

uitgekomen dan oorspronkelijk voorzien

door de architect. De normaalkrachten in de

W-kolommen variëren sterk: van 7.000 kN

trek (kolom W8) tot 43.000 kN druk (kolom

W10). De W-kolommen met een lengte

variërend van 15,9 m tot 20,2 m zijn samengesteld

uit platen in S355 (uitsluitend voor

kolom W10 is S460 gebruikt) in plaatdikten

tot 100 mm. Ze hebben een kokervormige


19. Segment van kokervormige ligger noordgevel op tijdelijke constructie.

+17700

De W-kolommen dragen hun belasting af

op de bestaande kelderwand. Om de grote

optredende belastingen goed te kunnen

spreiden naar de palen onder de kelderwand,

is op de bovenzijde van de kelderwand een

zwaargewapende opstorting gemaakt die als

trekband fungeert. Voor een constructieve

samenwerking met de bestaande kelderwand

is een grote hoeveelheid stekken ingelijmd

(afb. 23). De tien voeten van de W-kolommen

zijn twee-aan-twee geplaatst in vijf inkassingen

in de betonnen opstorting. Elk van

deze inkassingen (met een oppervlak van 2x2

m en een diepte van 0,5 m) bestaat uit een

stalen frame, waarin de beide kolomvoeten

via een kluft in horizontale richting worden

gefixeerd en waaraan in de richting van de

horizontaalkrachten uit de W-kolommen

wapening is gelast. De neerwaartse belasting

uit de W-kolommen wordt door druk

ingeleid in de onderliggende betonwand;

de lokaal optredende opwaartse verticale

belastingen worden met ankers ingeleid in de

onderliggende betonwand. De resulterende

horizontale component uit de combinatie

van twee kolommen (maximaal 20.000 kN)

wordt via de opstaande kant van het stalen

frame van de inkassing en de daaraan gelaste

wapening ingeleid in de betondoorsnede van

de opstorting.

Met name ter plaatse van kolom W10 treedt

een grote neerwaartse belasting op die zal

leiden tot zetting in de fundering door de

samendrukking van de Eemkleilaag. Op deze

locatie voorspelde Fugro een zetting van 120

mm na dertig jaar. Deze zetting heeft vanzelfsprekend

ook consequenties voor de vervorw1

w2 w3 w4 w5 w6 w7 w8 w9 w10

+1200

20. Aanzicht W-kolommen noordgevel.

25. Vijzels ter weerszijden van betonkolom direct boven niveau 4 e verdieping.

21. Aanvoer W-kolom.

23. Ingelijmde stekken (Ø 20, h.o.h. 200 mm in

beide richtingen) voor opstorting op de bovenzijde

van de bestaande kelderwandconstructie.

22. Scharnierverbinding op aansluiting met kokerligger

4 e verdieping

24. Inkassingen in opstorting op de bestaande kelderwandconstructie

voor voeten W-kolommen.

doorsnede met gewicht oplopend tot 4.250

kg/m. De staaldoorsnede is omstort met

beton om de staalconstructie te beschermen

tegen brand (dikte betonschil minimaal

ca. 100 mm). De uitwendige vorm van de

kolommen bestaat uit getordeerde vlakken.

Om geen complexe bekisting op het werk te

hoeven maken is hier, net als bij de woningen,

op het allerlaatste moment besloten om

een stalen bekleding aan de stalen kolomdoorsnede

toe te voegen, die als bekisting

werkte. De stalen bekleding is niet over de

volledige lengte van de kolom doorgezet en

kon mede daardoor niet als dragend element

worden meegenomen. Ondanks het gewicht

en de lengte van de kolommen (kolom W10

weegt zo’n 80.000 kg) lukte het om elke kolom

als één element aan te voeren (afb. 21) en

te monteren voorafgaand aan de opbouw van

het tijdelijke werkplateau.


26. Driedimensionale ‘boomkolom’ onder tafelconstructie 4 e verdieping. 27. Tafelconstructie 4e verdieping vanuit bouwkraan (bron: ODE magazine 3).

ming van de staalconstructie van de vierde

verdieping. De staalconstructie is in de

noordoosthoek 30 mm extra opgezet ten

opzichte van de vervormingen van de

staalconstructie zelf om te anticiperen op dat

deel van de zettingen dat bij oplevering werd

verwacht.

Het meest noordoostelijke punt van de vierde

verdiepingvloer is 215 mm opgezet. De

laatste controlemeting (maart 2021) na het

storten van de laatste betonvloer laat zien dat

er nog zo’n 30 mm overhoogte (zeeg) aanwezig

is. Met name de zetting van de fundering

blijkt minder te zijn dan verwacht.

Kolommen met deuvels

De verdiepinghoge, gelaste plaatliggers aan

de oostzijde worden afgesteund op een stalen

kolom die is opgenomen in een betonwand.

De reden is dat de betonwand – mede door

de kleine afstand tussen de oplegging van de

ligger en het uiteinde van de wand – niet in

staat was de optredende belasting (rekenwaarde

ca. 40.000 kN) op te nemen. Via

deuvels, die aan de stalen kolommen zijn

gelast, wordt toch een deel van de belasting

ingeleid in de betonwand. Omdat het storten

van de betonwand op het kritieke pad lag,

koos de aannemer ervoor eerst de stalen

kolom te plaatsen, daar de gelaste plaatliggers

op te monteren en pas daarna de betonwand

te storten. In deze fase was slechts een

beperkt deel van de totale belasting aanwezig,

waardoor het ontbreken van de capaciteit van

de betonwand geen probleem vormde. De

toegepaste kolomprofielen zijn enigszins verzwaard

om de knikstabiliteit in de bouwfase

te waarborgen.

Kolomvijzels

De kolommen tussen de 4 e en de 5 e verdieping

zijn in het gebied waar de grote vervormingen

van de staalconstructie optreden net

boven de vloer van de 4 e verdieping voorzien

van vijzels: bij het maken van niveau 5 zijn

de stalen liggers van niveau 5 horizontaal

gesteld en afgestort met beton. Dit leidde tot

vervormingen van de constructie van niveau

4 en daarmee tot vervormingen van niveau 5.

Door per gerealiseerde verdieping te vijzelen

is de vloer van niveau 5 weer horizontaal gebracht

en vrij van spanningen door opgelegde

vervormingen. Bij de realisatie van de volgende

vloeren is hetzelfde procedé herhaald. Het

eindresultaat is dat alle vloeren boven niveau

4 horizontaal zijn en dat alleen tussen niveau

4 en niveau 5 afwijkingen tussen de berekende

en de opgetreden vervormingen moeten

worden opgevangen in de bouwkundige

detaillering.

Boomkolommen

In het zuidelijk deel van de constructie vormt

de vierde verdieping de overgang van de

basisstructuur van de bovenbouw (met tweeenveertig

kolommen) naar zes tweedimensionale

en drie driedimensionale ruimtelijke

kolommen (afb. 26). Deze ‘boomkolommen’

beginnen op de begane grondvloer als één

stam en vertakken naar boven toe. Bij de

vertakpunten reduceert naar boven toe ook

de doorsnede van de ‘takken’. Om stempeling

vanaf de begane grondvloer te voorkomen is

voor de vloer van de vierde verdieping gekozen

voor een kanaalplaatvloer (vloerdikte 260

+ 120 mm) met een overspanning tot 10,8 m.

Om voldoende ruimte te creëren voor installaties

boven de constructieve vloer én om de

constructiehoogte te beperken, ligt de vloer

niet op de bovenflens van de vloerliggers,

maar op een oplegplaat die tegen het lijf van

de liggers is gelast (afb. 28).

De takken van de ruimtelijke kolommen ondersteunen

niet alleen de vierde verdieping,

maar ook de vloeren van de eerste, tweede

en derde verdieping. In vergelijking met het

noordelijke deel van de vierde verdieping

zijn de afmetingen van de hoofdliggers hier

(relatief) beperkt: een enkel profiel HEB

800 of dubbele profielen HEM 800 en HEM

1000. De sterkte was hier maatgevend. De

vervormingen in de staalconstructie bleven

hier beperkt tot zo’n 25 mm en vijzelen was

daardoor in dit gebied niet noodzakelijk. Bij

de tweedimensionale kolommen ontstaan

horizontale spatkrachten in één richting: de

overspanningsrichting van de kanaalplaten is

zo gekozen dat de richting van de vloerdragende

liggers correspondeert met die van de

spatkrachten. De horizontale spatkrachten

bij de driedimensionale kolommen worden

in één richting opgenomen door de vloerdragende

liggers en in de andere richting door

de toegevoegde koppelliggers in combinatie

met de constructieve vloer. Om de hiervoor

benodigde wapening in twee richtingen in

de druklaag op te kunnen nemen, is voor een

ongebruikelijke druklaagdikte van 120 mm

gekozen.

Het ontwerp van de boomkolommen laat

knikpunten zien die qua hoogteligging

niet corresponderen met het niveau van de

aansluitende vloeren. Door deze knikpunten

ontstaan in de kolomdoorsnede, ondanks de

scharnierende verbinding op de aansluiting

met de 4 e verdieping, significante buigende

momenten in de doorsnede. De beperkte

beschikbare doorsnede heeft geresulteerd

in een ongebruikelijke kolomdoorsnede: uit

dikke staalplaten (in S355 en S460) is een min

of meer rechthoekige, massieve staaldoorsnede

ontstaan, die, net als bij de tafelconstructie

van de woningen en de W-kolommen aan

de noordzijde, wordt omstort met beton en

over de zichtdelen is voorzien van een stalen

mantel als verloren bekisting om de complexe

uitwendige vorm te waarborgen.


stalen strip d = 80 mm

HEM 1000

+17540

liggers onderling koppelen

h.o.h. 2400 mm

stalen strip d = 80 mm

328 260 120 460 160

wapening door gaten ø 30 h.o.h. 600 mm

wapening door gaten ø 30 h.o.h. 150 mm

28. Doorsnede tafelconstructie 4 e verdieping. 29. Boom- en V-kolommen onder 4 e verdiepingvloer. 30. Lassen van deling in boomkolommen.

Lassen op de bouw

Door de complexe, ruimtelijke vorm van de

‘boomkolommen’ was het niet mogelijk om

deze als één element naar de bouwplaats te

vervoeren. De grootte van de belastingen en

de beperkte afmetingen van de doorsnede

maakten geboute verbindingen niet mogelijk.

Het op de bouwplaats lassen van de delingen

bleek ook hier de meest praktische, maar tijdrovende

oplossing: twee lassers hadden vier

dagen met werktijden van twaalf uur nonstop

lassen nodig voor één kolom (afb. 30).

De boomkolommen beginnen op de begane-grondvloer

en worden in de kelder

ondersteund door grote betonkolommen.

Om de belasting uit de stalen kerndoorsnede

(de rekenbelasting in de zwaarst belaste kolom

bedraagt 40.000 kN) over een voldoende

groot betonoppervlak te kunnen spreiden,

zijn zware voetplaten toegepast (1,15x1,15

m, 160 mm dik). In die gebieden waar geen

computervloer wordt toegepast, zijn inkassingen

in de begane-grondvloer opgenomen

om te voorkomen dat de voetplaten boven de

afwerkvloer uitsteken.

Constructie onder niveau 4

Op de onderste bouwlagen worden, samen

met de indrukwekkende entree, veel verschillende

functies verzameld met verschillende

functionele eisen ten aanzien van kolomvrije

overspanningen, vrije hoogte en veranderlijke

belastingen. Dit heeft ertoe geleid dat voor

de constructie ook diverse oplossingen zijn

toegepast. In het meest noordelijke deel zijn

kanaalplaatvloeren in combinatie met geïntegreerde

liggers toegepast. In het meest zuidelijke

deel, in het gebied van de entree, is voor

de 1 e en de 2 e verdiepingvloer een in het werk

gestorte vloer toegepast omdat in dit gebied

geen regelmatige structuur van ondersteuningen

was te maken; deze vloerdelen zijn uitgevoerd

als vlakke vloer die in bepaalde zones

is voorzien van cassettes die in de eindsituatie

in het zicht blijven. Doordat de begrenzingen

van de vloerrand geen rechthoek vormen

heeft de architect gekozen voor parallelgramvormige

cassettes van 600 mm bij 600 mm.

De dikte van de cassettevloer is 600 mm met

een spiegeldikte van 140 mm. De breedte

van de ribben is aan de onderkant van de

vloer 300 mm en neemt naar boven iets toe.

Om de hoge kosten van de kunststof mallen

voor deze vloer te beperken, is het aantal

afwijkende cassettevormen beperkt. Naast de

ondersteuningen door de gevelstijlen in de

zuidgevel wordt de cassettevloer slechts op

een beperkt aantal punten ondersteund door

de boomkolommen, door een hangstijl naar

de constructie van de 4 e verdieping en door

een tweetal kruisvormige, stalen kolommen.

Bij deze kolommen zijn de cassettes achterwege

gelaten en in de massieve vloer die

hierdoor lokaal ontstaat is een horizontale

staalplaat aan de kolom toegevoegd om de

belasting uit de vloer te kunnen inleiden. De

onderzijde van deze staalplaat ligt op 100 mm

uit de onderzijde van de vloer waardoor deze

in de eindsituatie niet zichtbaar is.

Buiten de gevellijn is op het niveau van de 2 e

verdieping een uitkragende balkonconstructie

aanwezig: aan de oostzijde is de uitkraging

± 2,4 m, aan de zuidzijde ±. 6,0 m (afb. 32).

In de gevellijn zijn stalen gevelstijlen aanwezig

op een hart-op-hart afstand van circa 2,4

m. Op elk van deze stijlen sluit een uitkragende

stalen ligger aan die de balkonvloer ondersteunt.

Bij het kleine overstek zijn deze liggers

tegen de rand van de vloer aan bevestigd; bij

het grote overstek zijn de liggers geïntegreerd

binnen de afmetingen van de ribben van de

cassettevloer en lopen ze tot ± 3,5 m door in

de cassettevloer om het buigend moment dat

vanuit de uitkraging ontstaat, goed te kunnen

inleiden in de achterliggende betonvloer.

De dragende gevelstijlen in de zuiden

oostgevel zijn uitgevoerd als massieve stalen

elementen in twee afmetingen (resp. 80x220

mm en 120x250 mm). Welke van de twee

afmetingen is toegepast, hangt af van de

optredende belastingen en ongesteunde

lengtes. Beide doorsnedes zijn opgebouwd uit

drie strippen, waarbij de middelste strip iets

terugliggend is uitgevoerd in verband met het

aansluitingsdetail van de stijlen van de glazen

gevel.

Aanpassingen in het ontwerp

In samenspraak met de aannemer en het

staalconstructiebedrijf zijn een aantal wijzigingen

in het constructieve DO-ontwerp

doorgevoerd om de bouw sneller en economischer

te laten verlopen.

• Onder de keldervloer is het aantal poeren

sterk gereduceerd door te kiezen voor een

uniforme vloerdikte van 1.300 mm. Uitsluitend

bij extreem hoge kolombelastingen is de

keldervloer aan de onderzijde verzwaard.

• De prefab platte balkstroken in de beide

kelderlagen zijn vervangen door in het werk

gestort beton.


+9200

staalplaat-betonvloer

Comflor 46, d=110mm

cassettevloer

2 e verdieping HE220B

1/2 HEM 650 +

plaat 50x150

massieve kolom

5750

31. Cassettevloer ondersteund door kruisvormige

stalen kolom.

32. Dwarsdoorsnede balkon zuidzijde.

• Bij diverse staal-beton kolommen is het

ingestorte staalprofiel verzwaard, zodat in de

bouwfase de betonomhulling tijdelijk achterwege

kon blijven.

• De Y-, W- en boomkolommen onder de

vierde verdieping zijn aangevoerd met een

stalen bekleding die dienstdoet als blijvende

bekisting.

• Diverse stalen vakwerkliggers zijn vervangen

door gelaste plaatliggers met sparingen in

het lijf voor de doorvoer van installaties.

• De ‘standaard verdiepingvloer’ die was

voorzien als prefab cassettevloer is uitgevoerd

als hoge staalplaat-betonvloer.

• De ‘standaard vloerligger’ (type A, afb. 14)

is door het toevoegen van stiftdeuvels gewijzigd

van een stalen ligger in een staal-beton

ligger.

Fasering

De uitvoeringsvolgorde in het project is sterk

beïnvloed doordat de bestaande toegang naar

de parkeergarage moest worden verplaatst: de

oorspronkelijke toegang lag direct ten oosten

van het Conservatorium. Het ontwerp vereist

een straat op de overgang naar het Conservatorium.

Om de toegankelijkheid naar de parkeergarage

te waarborgen wordt eerst in het

nieuwe gedeelte een nieuwe toegang gemaakt

voordat de bestaande toegang kan worden

verwijderd en het westelijke deel kan worden

opgebouwd vanaf de keldervloer. Gevolg is

wel dat het westelijke deel van het complex

veel later op hoogte is. Omdat de stabiliteit

van de bovenbouw deels ontleend wordt aan

de kern in het westelijke gedeelte, zijn in het

oostelijke deel tijdelijke stabiliteitsverbanden

aangebracht die pas zijn verwijderd nadat

ook het westelijke bouwdeel op hoogte was.

Bijzondere constructieve aspecten

Het ontwerp van het gebouw bevat veel

bijzondere constructieve aspecten, die in het

voorgaande nog niet zijn benoemd. Een aantal

hiervan wordt hierna kort beschreven.

Oostgevel

In een beperkt deel van de oostgevel boven de

2 e verdieping zijn schuin geplaatste, dragende

gevelstijlen toegepast waar de bouwkundige

gevel direct tegenaan is bevestigd. De schuine

oriëntatie van de gevelstijlen volgt uit het

architectonische ontwerp. Er is voor gekozen

de gevelstijlen dragend uit te voeren vanwege

de onregelmatige bouwkundige indeling in

dit gebied: de vloerlijn ligt op alle verdiepingen

op een andere positie en toevoegen van

inpandige kolommen op constructief gezien

logische posities was daardoor onmogelijk.

Dit heeft geleid tot vloervelden die grotendeels

zijn uitgevoerd als in het werk gestort

beton en zijn versterkt met geïntegreerde

stalen liggers. Omdat de gevelstijlen zowel in

aanzicht als in doorsnede niet verticaal doorlopen,

heeft de vloerconstructie niet alleen

de functie om de specifieke vloer te ondersteunen

maar moet deze ook in staat zijn de

belasting die vanuit de bovenliggende vloeren

aangrijpt te verdelen naar de onderliggende

gevelstijlen. De lengte van de gevelstijlen

verschilt aanzienlijk: de kortste stijlen zijn

verdiepinghoog (3,6 m), de langste gevelstijlen

zijn ± 10 m lang. De geometrie van dit

deel is in Rhino uitgeëngineerd omdat met

Revit deze kruisingen van constructieve vloer

en kolommen onder de gewenste diversiteit

aan hoeken niet inzichtelijk te maken waren.

Om het visuele beeld voor de hele gevel gelijk

te houden, is gekozen voor één uitwendige

afmeting: stijlen van 150 mm breedte en 300

mm diepte. Door te variëren in de wanddikte

is geanticipeerd op de optredende belastingen

en ongesteunde lengtes. De onderste gevelstijlen

staan op een deel van de uitkragende

constructie aan de noordoostzijde van het

complex (de zogenaamde ‘watervalligger’

tussen niveau 2 en niveau 4) en zijn ook van

vijzels voorzien om de optredende vervormingen

te kunnen compenseren.

Door de aansluiting van de bouwkundige

gevelstijlen aan één smalle zijde van het

dragende staalprofiel, kan de toegepaste

brandwerende verf over dat deel niet optimaal

functioneren. Controleberekeningen,

uitgevoerd door Cauberg Huygen, lieten zien

dat, als de coating aan de smalle zijde niet

kan opschuimen, door de grote massa van de

doorsnede, de kritieke temperatuur weliswaar

daalde maar dat bij de juiste laagdikte op de

drie overige zijden voldoende bescherming

biedt om aan de 60 minuten brandwerendheidseis

te voldoen.

Zuidoostelijk trappenhuis

In het zuidoostelijk deel van het kantoordeel

ligt één van de trappenhuizen van dit

complex. De intentie van de architect was

om binnen dit trappenhuis uitsluitend beton

in het zicht te hebben, ondanks dat er stalen

liggers nodig zijn voor het ondersteunen van

de vloeren en de trappen. Aan deze eis is


250

130 120

550

50

+24650

300 200

stiftdeuvels ø 19

lengte 200 mm, h.o.h. 150 mm

strip 50x400 mm

33. Uitkragende balkonconstructie aan oosten

zuidgevel op niveau 2 e verdieping.

34. Oostgevel. 35. Vloerranddetail trappenhuis.

noord atrium

zuid atrium

+17700

4e verdieping

36. Overzichtsplattegrond met noord- en zuidatrium. 37. Dwarsdoorsnede atriumligger (inclusief sprinklerleidingen, verlichting en

railprofiel GOI).

tegemoetgekomen door, binnen de afmetingen

van de bouwkundige betondoorsnede,

verticale stalen strippen op te nemen die de

functie van ligger vervullen (afb. 35). Voor

de lastinleiding vanuit de betonconstructie

naar de stalen strippen is gebruik gemaakt

van stiftdeuvels die tegen de zijkant van de

strippen zijn aangebracht.

Atria

In het ontwerp zijn twee atria opgenomen:

het grote, noordelijke atrium van 48x26 m en

het kleinere, zuidelijke atrium van 19x22 m

(afb. 36). Gelaste stalen liggers op afstanden

van 4,8 m zorgen voor de ondersteuning van

het glazen dak. De glazen vinnen die daar als

gordingen de glazen dakelementen dragen,

sluiten op de zijkant van deze liggers aan. De

grootste overspanning van de stalen liggers

bedraagt 24,9 m. Het stramien van de atriumliggers

correspondeert niet met het stramien

van de vloerliggers. Daarom is ter plaatse

van de vloerrand een randligger opgenomen

die de belasting naar de vloerliggers op het

niveau van de atria overdraagt. In aanzicht

hebben de atriumliggers een geknikte

bovenrand en een horizontale onderrand.

Het glazen dakvlak volgt in hoogteligging

de bovenrand van de spanten. Hierdoor

ontstaat op een natuurlijke manier afschot

voor het regenwater. Het hoogste punt van

de liggerdoorsnede is op een vaste maat uit

één van de twee opleggingen gekozen en om

architectonische redenen niet in het midden

van de overspanning. Doordat de atria geen

rechthoekige vorm hebben, is het resultaat

een variërende spanthoogte bij één van de

opleggingen. Voor de dwarsdoorsnede is als

basis een kokervormige doorsnede (afb. 37)

aangehouden, omdat de excentrische oplegging

van de glazen vinnen en de verschillen

die in de belasting aan weerszijden van de

ligger kunnen optreden, tot torsie kan leiden.

Bij de opleggingen is ook een voorziening

opgenomen om dit torsiemoment te kunnen

inleiden in de randligger. Het T-vormige deel

aan de bovenzijde van de doorsnede en de

uitstekende verticale platen aan de onderzij-


Projectgegevens

Opdracht BPD | Bouwfonds Gebiedsontwikkeling, Amsterdam • Architectuur UNStudio, Amsterdam • Constructief ontwerp Aronsohn Constructies raadgevende ingenieurs, Rotterdam •

Adviseur bouwfysica, akoestiek en brandveiligheid Cauberg Huygen, Amsterdam • Adviseur installaties Techniplan Adviseurs, Rotterdam • Uitvoering Züblin Nederland, Breda • Staalconstructie

Spannverbund, Waldems (D) • Gevelbouwer Scheldebouw, Middelburg

33005

6914

17358 8732

7064

23174

2766

38. Loopbrug in noordelijk atrium tussen niveau 5 en niveau 6.

39. Lengteprofiel loopbrug noordelijk atrium.

2350

250

465

20

880

250

30 250 15

40. Dwarsdoorsnede loopbrug noordelijk atrium.

41. Los gestort stalen ballastmateriaal in inwendige van loopbrug.

de zijn geïntroduceerd om bouwkundige en

installatietechnische voorzieningen (zoals

sprinklerleidingen) zo veel mogelijk aan het

oog te onttrekken. De vorm van de liggers

is bepaald met parametrische scripts: door

de tapse vorm van de atria zijn alle liggers

anders van vorm.

Loopbrug

In het noordelijke atrium is een stalen

kokervormige loopbrug opgenomen met

een overspanning van 37,6 m. Deze verbindt

niveau 5 aan de zuidzijde met niveau 6 aan

de noordzijde van het noordelijke atrium

(afb. 38). De constructiehoogte is vanwege

architectonische eisen beperkt en bedraagt in

het midden van overspanning slechts 1.200

mm (dus een van slankheid 1/30!) en ter

plaatse van de aansluiting op vloeren niveau 5

en 6 maar 450 mm (afb. 39). Om hinderlijke

trillingen te voorkomen is het ontwerp opgezet

op basis van de richtlijnen van het Franse

Sétra (Service d’études sur les transports,

les routes et leurs aménagements) en het

onderzoeksproject HIVOSS (Human induced

vibration of steel structures), namelijk Technical

guide footbridges respectievelijk Design

of tootbridges guideline. Twee aannemelijke

scenario’s (met 0,5 resp. 0,8 personen per m 2

loopbrug) zijn ontworpen op het verkrijgen

van een gemiddeld comfort (criterium: maximale

versnelling 1,0 m/s 2 ). Een uitzonderlijk

scenario (met 1,0 persoon per m 2 loopbrug)

is ontworpen op een minimaal comfort

(criterium: maximale versnelling 2,5 m/s 2 ).

Dat laatste scenario bleek maatgevend te zijn.

Dit leidde uiteindelijk tot een constructie

met een berekende eerste eigenfrequentie

van 1,25 Hz en 2.350 kg/m ballast in de cellen

van de kokervormige doorsnede (afb. 40 en

41). In de loopbrug is een zeeg van 240 mm

aangebracht.

Gekozen is voor ballast in de vorm van los

stalen restmateriaal (zogeheten ponsdoppen)

vanwege de hoge volumieke massa, de extra

demping en de mogelijkheid om aanpassingen

te doen in het geval de ervaring in de praktijk

toch onvoldoende prettig blijkt te zijn. •


TRANSFORMATIE WATERTOREN, UTRECHT

xxx

Reservoir met reserve

De watertoren aan de Amsterdamsestraatweg in Utrecht is onlangs getransformeerd

naar woongebouw. In het stalen waterreservoir is een luxe appartement

gemaakt met vijf verdiepingen. Een lift, die ook de drie studio’s onder het reservoir

ontsluit, brengt de bewoners naar de entree op de betonnen lekvloer onder

het reservoir. Vervolgens kan worden overgestapt op een privé-lift die tot het

hoogste woonvertrek naar 34 m hoogte leidt, met uitzicht over de stad. De wens

naar dit uitzicht, via een loggia en in combinatie met het benodigde daglicht,

zorgde voor een belangrijke verzwakking van dit voorheen waterdichte reservoir

en gaf aanleiding tot een constructieve zoektocht.

ir. M. Feijen en ir. M.A. Niens RC

Mark Feijen is constructief ontwerper bij en eigenaar van I-Saac in Delft. Michiel Niens is projectleider bij IMd Raadgevende

Ingenieurs in Rotterdam.

Het stalen reservoir van de watertoren bevindt

zich tussen 22 en 36 m hoogte en heeft

een diameter van ongeveer 10 m. Het reservoir

rust op een betonnen ring, die wordt

ondersteund door het dragende gevelmetselwerk

met een dikte verlopend van 55 tot

100 cm. Het betreft een hangbodemreservoir,

waarvan er maar enkele in Nederland zijn.

De watertoren is gebouwd in 1917 en is in de

jaren ‘80 buiten bedrijf gesteld.

Het reservoir is bekleed met metselwerk dat

via stalen stijlen en zogenaamde windringen

afsteunt tegen het reservoir. De ruimte tussen

het reservoir en het metselwerk is maar liefst

60 cm breed en bereikbaar via een trappenstelsel.

In het metselwerk zijn smalle, verticale

raamsparingen opgenomen, die deels zijn

dicht gemaakt. Boven op het reservoir rust

een cirkelvormig vakwerk ter ondersteuning

van de houten dakkap, die is bekleed met

leisteen.

Het reservoir bestaat uit stalen platen

met verlopende diktes die onderling zijn

verbonden met klinknagels. De dikte van

de bovenste platen, waar de waterdruk het

laagst is, bedraagt slechts 4 mm. Deze dikte

neemt naar beneden toe tot 15 mm. Uit het

staal zijn enkele monsters genomen die in een

trekbank zijn beproefd op een vloeisterkte

van 300 N/mm 2 .

Onder het reservoir, op ongeveer 20 m

hoogte, bevindt zich de betonnen ‘lekvloer’,


xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx


xxx

gedragen door betonbalken. Tussen lekvloer

en begane grond zijn drie houten tussenvloeren

gemaakt, die door een combinatie van

metselwerk binnenwanden en stalen liggers

werden ondersteund. De toren is op staal

gefundeerd.

Metselwerk gevel

De metselwerk gevelbekleding van het reservoir

was in een slechte staat. Vrijwel over de

volledige omtrek waren verticale scheuren

aanwezig, veroorzaakt door ernstige roestvorming

van de staalprofielen die destijds in het

metselwerk zijn opgenomen om de gevel te

steunen. In de loop der jaren heeft de roestvorming

de dikte van de flenzen doen verdubbelen,

waardoor het metselwerk kapot is gedrukt.

Besloten is om deze staalprofielen volledig te

verwijderen en te vervangen door betonribben

die met nieuwe thermisch verzonken

stalen kokertjes op strategische plaatsen

afsteunen tegen het reservoir. De betonribben

zijn groter dan de oude UNP-profielen,

maar konden dankzij de brede spouw zonder

problemen worden ingepast.

Studio’s

Het constructief ontwerp van de studio’s onder

het reservoir is eenvoudig. De bestaande

houten vloeren zijn hergebruikt, maar de

ondersteuning ervan is vernieuwd met stalen

liggers. Daarmee konden de dragende metselwerk

wanden worden gesloopt. De stalen

liggers zijn tussen de houten balken gelegd en

de dragende houten moerbalk is vervolgens

aan deze stalen liggers opgehangen. Hiermee

is de totale constructiehoogte beperkt en

xxx

kwam alleen de houten moerbalk in het zicht

onder het gestucte plafond.

Voor het daglicht is gebruik gemaakt van de

bestaande, smalle raamsparingen. Hier is per

studio één grote raamsparing aan toegevoegd,

waarbij een dubbele stalen balk is ingebracht

als latei.

Nieuwe vloeren

Bij de keuze voor de nieuwe vloeren in

het reservoir was maakbaarheid op deze

bijzondere locatie de belangrijkste randvoorwaarde.

Staalbeton-vloeren zijn licht

en makkelijk transporteerbaar. Ook kan

er eenvoudig vloerverwarming in worden

opgenomen. Deze vloeren worden gedragen

door een houten balklaag met stalen liggers

in twee richtingen, om zo te zorgen voor een

evenwichtige verdeling van het gewicht over

de vatwand.

Het gewicht van de vijf nieuwe (lichte)

vloeren staat in geen verhouding tot de ± 1

miljoen liter water die ooit aanwezig was.

Voor de dragende metselwerk constructie

en de fundering op staal is dit geen enkel

probleem.

Maar omdat de vatwand (zeker boven) erg

dun is, zouden de piekspanningen bij de

balkopleggingen te hoog worden. Om deze

oplegkrachten over een groter oppervlak uit

te kunnen smeren, is er in de spouw tussen

reservoir een metselwerk en stalen ‘exoskelet’

aangebracht.

Zoektocht gevelopeningen in reservoir

Het verbouwen van het oude waterreservoir

naar een woning was een complexe ontwerp

opgave. Een zoektocht naar de balans tussen

de constructieve mogelijkheden van een oude

geklonken dunne plaatconstructie en de wens

van de opdrachtgever en de architect om een

bruikbare woning te creëren met voldoende

daglicht.

Anders dan bij sommige andere watertorens

verzorgt het reservoir de stabiliteit van de

toren. Het metselwerk is ter hoogte van het

reservoir niet meer dan ‘bekleding’. Het eerste

architectonische ontwerp toonde dermate

veel openingen dat de constructieve veiligheid

niet kon worden gegarandeerd zonder

grote aanpassingen aan de omvang en afmetingen

van deze openingen in het reservoir.

Met een eenvoudig eerste constructief model

van het waterreservoir is de invloed van

verschillende sparingsconfiguraties onderzocht,

zowel door het eigengewicht, de

vloerbelastingen en de wind. De loggia op de

zevende verdieping, een belangrijk onderdeel

van het bouwkundig ontwerp, had hierbij

een grote invloed. De opening is verdiepinghoog

en biedt met een breedte van zes meter

een prachtig uitzicht naar het centrum van

Utrecht.

Bij deze verkenning is de invloed van de

gatverzwakkingen telkens vergeleken met

het oorspronkelijke gesloten waterreservoir.

Hierbij is gekeken naar de invloed op de

verticale en de horizontale stijfheid. Verticaal

om de gevolgen voor de bestaande dakconstructie

die op het reservoir rust te analyseren.

En horizontaal om geen problemen te

veroorzaken in het bestaande metselwerk

door een afname in horizontale stijfheid van

het reservoir.


43600 +P

xxx

dichtgestucte borstwering

nieuwe dichte trap

woonkeuken

loggia

Skyframe aluminium schuifpui

voorzien van letselveilig glas

valbeveiliging gebogen gelaagd glas

loggia

master bedroom

slaapkamer 1

slaapkamer 2

nieuwe liften en bordestrappen

entree vatwoning

vatbodem aan de bovenzijde isoleren

studio

stalen kozijn vv gelaagd glas

studio

aftimmeren in lijn vloer

stalen liggers 4xHEB 200

studio

vaste beglazing

5060 +P

stalen pui vv

letselveilig glas

horeca

peil = 0


xxx xxx xxx

Ook is rekening gehouden met een zo gelijkmatig

mogelijke verdeling van de reactiekrachten

op de onderliggende constructie.

Gevelopeningen onder in de reservoirwand

verstoren deze verdeling enorm. Daarom is

er in de wand onder de zesde verdieping geen

opening gemaakt.

Exoskelet

In het reservoir zijn vijf vloervelden aangebracht,

waarvan drie vloeren over de

volledige doorsnede van het reservoir. Eén

vloer ligt op de bodem van het reservoir en

één vloerveld is een entresolvloer boven op

het reservoir, met een fraai zicht tegen de

onderzijde van het dak.

De volledige vloervelden zijn opgebouwd uit

vier HEA 300-balken die elkaar kruisen en

daardoor de vloerbelasting op acht posities

invoeren op de reservoir wand. De profielen

steken door de wand heen. Om de vloerlasten

zo gelijkmatig mogelijk in de reservoirwand

in te voeren, is een ‘exoskelet, bestaande uit T

profielen, tegen de buitenzijde van de wand

gelast. De T-profielen zijn verdiepinghoog

aangebracht en vormen met de HEA-balken

een momentvast raamwerk. De belastingen

worden op deze wijze gelijkmatig op schuif in

de wand gebracht. Momenten door excentriciteiten

van de inleiding van de oplegkrachten

blijven in het raamwerk.

De entresolvloer bestaat uit twee HEA 360-

liggers die boven op de reservoirwand zijn

gelegd. Ook hier zijn de krachten ingeleid

met het exoskelet.

Rondom alle ramen zijn verstijvers aangebracht

om het verwijderde materiaal te

compenseren en de wand uit het vlak in vorm

te houden. Met de aangebrachte verstijvingen

en het exoskelet ontstond een verstijfde

schaalconstructie waarbij de geconcentreerde

vloerbelastingen via lange schuifverbindingen

in de reservoirwand zijn ingeleid.

Analyse

Met het FEM-programma Simulia Abaqus

is een gedetailleerd model gemaakt van de

verstijfde reservoirwand en de vloerliggers.

De wanddikten in het model zijn gebaseerd

op een groot aantal diktemetingen die per

plaatrij zijn uitgevoerd. Bij iedere horizontale

overgang tussen de platen is de excentriciteit

van de aansluitende platen meegenomen,

omdat deze invloed hebben op de verticale

afdracht van de belastingen. In het rekenmodel

is bij de plaatovergangen uitgegaan van

een continue verbinding. De capaciteit van de

verbinding is op basis van de gevonden spanningen

in een aparte analyse beschouwd.

Van het dak is het verticale vakwerk, dat

direct op de reservoirwand ligt, meegenomen

als gekoppelde staafelementen in het model.

Dit om op een accurate manier de belasting

in te leiden in de reservoirwand. Het conische

deel van het dak is niet mee gemodelleerd,

maar vervangen door een knoop in het

aangrijpingspunt van de windbelasting.

De windbelasting is aangebracht op de

dakknoop en de drie windringen in het

verstijfde reservoir. De vloerbelastingen zijn

aangebracht op de vloerbalken in het model.

De wind is beschouwd voor zestien verschillende

richtingen omdat er geen duidelijke

dominante richting was aan te wijzen door de

variatie in sparingen.

Uit de FEM-analyse volgt dat de spanningen

in de reservoirwand laag zijn (< 20 N/mm 2 ).

Alleen bij de doorvoer van de HEA-vloerbalken

naar het exoskelet loopt de spanning

lokaal op naar 130 N/mm 2 . Voor wat betreft

de stabiliteit zijn er met het exoskelet, de

verstijvingen rondom de ramen en de geometrische

stijfheid van de gekromde wand,

voldoende voorzieningen aanwezig om plooi

te voorkomen.

Constructieve veiligheid bij brand

Omdat het stalen reservoir mede de stabiliteit

van de vatwoning verzorgt, wordt deze

aangemerkt als hoofddraagconstructie onder

brandomstandigheden. Conform het niveau

bestaande bouw dient deze bij brand gedurende

60 minuten standzeker te blijven. Het


Projectgegevens

Opdracht particulier • Architectuur Zecc Architecten,

Utrecht • Constructief ontwerp IMd Raadgevende Ingenieurs,

Rotterdam • Detailberekeningen reservoir I-Saac,

Delft • Uitvoering R&R Bouw, Veenendaal • Staalconstructie

Neveships, Rotterdam

aanbrengen van een brandwerende coating

was onwenselijk. Niet alleen vanwege de

kosten, maar vooral omdat de opdrachtgever

graag tegen het ruwe, onbehandelde staal aan

wil kijken.

De dunne staalplaat van het reservoir verliest

bij opwarming echter snel zijn stijfheid en

sterkte. Een eenvoudige analyse, waarbij het

reservoir voor het bepalen van de profielfactor

wordt beschouwd als strip, leert dat de toelaatbare

staalspanning na 60 minuten reduceert

naar 5% van de spanning bij kamertemperatuur.

Daar staat tegenover dat de spanningen

in het reservoir, in de belastingcombinatie

brand, overwegend erg laag zijn. Lager zelfs

dan 0,05x300 = 15 N/mm 2 . Juist bij de opleggingen

van de vloerliggers en de hoeken van

sommige gevelsparingen zijn de spanningen

hoger. Op deze positie is een nadere analyse

uitgevoerd, waarbij de warmte-ontwikkeling

in het exoskelet is onderzocht.

Hiervoor is, ook met Simulia Abaqus een

simulatie gemaakt van de staalplaat met exoskelet,

aan de spouwzijde ingepakt met thermische

isolatie. Voor de belasting is gebruik

gemaakt van de standaardbrandkromme. Na

60 minuten brand zijn de T-profielen van het

exoskelet in staat om, zonder knik, 512 kN op

te nemen. Veel meer dan de optredende belasting

van 117 kN. Indien knik in rekening

wordt gebracht, waarbij de lagere E-modulus

bij brand wordt verdisconteerd, bedraagt de

unity check nog altijd 0,72.

Als gevolg van de brandanalyse zijn op enkele

posities de verstijvingen naast de raamsparingen

verzwaard.

Omdat de vloeren een stabiliserende functie

hebben voor het reservoir, maken ook deze

deel uit van de draagconstructie onder

brandomstandigheden. De houten balken

zijn voldoende zwaar gedimensioneerd (door

inbranding ontstaat een toelaatbare doorsnede-reductie).

De stalen balken zijn van

een brandwerende beplating voorzien. De

staalplaat-betonvloeren ten slotte, zijn op de

brandwerendheidseis gewapend.

Uitvoering

De aard van de constructie, een dunwandige

schaalconstructie met gelaste verstijvingen

en een exoskelet, heeft een typische scheepsbouwsignatuur.

Om deze reden heeft de

xxx

opdrachtgever scheepsbouwer Dirk Neve bij

het plan betrokken. Samen met hem is in een

vroeg stadium de verbouwing ontworpen

en gedetailleerd, met veel aandacht voor de

maakbaarheid en bouwtoleranties.

Tijdens het ontwerp was het reservoir slecht

toegankelijkheid, waardoor de exacte vorm

niet kon worden behaald met bijvoorbeeld

een 3D-scan. Een beperkt aantal metingen

van het reservoir vormde de basis voor het

produceren van de 1200 gesneden onderdelen

en de 500 profielen.

Gezien de binnenstedelijke locatie van de

watertoren is ervoor gekozen om alle materialen

door het noodtrappenhuis naar boven

te takelen. Om het hijsen door de trapschacht

mogelijk te maken, zijn eerst de twee HEA

360-liggers van de entresolvloer via een

raamopening vlak onder het dak naar binnen

gebracht en op de reservoir wand gelegd,

op een tijdelijke positie voor de uitvoering.

Aan elke ligger hingen twee loopkatten met

een elektrische kettingtakel, één van de vier

kettingtakels had een hijshoogte van 40 m om

zo vanaf de begane grond te kunnen hijsen.

Om in het reservoir voldoende hijshoogte

te houden en geen belemmering te hebben

van steigers, is ervan beneden naar boven

gewerkt. De basis van elke verdieping waren

de vier kruisende HEA 300-balken, die gezamenlijk

als ‘leonardosticks’ werden opgelegd.

Zodra de staalconstructie van een verdieping

gereed was, werd de houten balklaag en een

dekvloer gelegd om weer als werkvloer voor

de volgende verdieping te dienen. De nieuwe

‘windringen’, die voorheen in de 600 mm

brede spouw zaten, zijn vanwege de toegankelijkheid

verplaatst naar de binnenzijde van

het reservoir, als onderdeel van de vloer. Een

bijkomend voordeel van de ringen aan de

binnenzijde is dat de bestaande windringen

zo lang mogelijk intact konden blijven om de

stabiliteit tijdens de bouw te garanderen.

De verstijvers en het exoskelet aan de buitenzijde

van het reservoir, zijn via een aantal

initiële raamopeningen en de spouw tussen

het metselwerk en de reservoirwand naar

alle posities gebracht. Pas toen alle vloeren

en het exoskelet waren aangebracht, zijn de

openingen gemaakt. De vatwand is bij de

ramen opengevouwen om op deze wijze zo

veel mogelijk van het bestaande te behouden

en toch genoeg lichtinval te krijgen.

Circulariteit

Dankzij de grondige analyse van de bestaande

constructie en de integrale benadering van

ontwerp en maakbaarheid, zijn er opvallende

woningen gerealiseerd in de oude watertoren.

Het hergebruik, maar zeker de bijzondere

vorm, maken de toren een ‘toonbeeld van

circulariteit’. •


NIEUWE POMPGEMALEN VOOR DE AFSLUITDIJK

Pompen als het moet

Na bijna negentig jaar is de Afsluitdijk toe aan een opknapbeurt, waarvan het ontwerp en de bouw een paar jaar geleden

reeds is begonnen. Door de stijgende zeespiegel is het nodig om de dijk en de sluizen te versterken én om de waterafvoercapaciteit

van het IJsselmeer naar de Waddenzee te vergroten. Voor dit laatste worden er naast de bestaande (en nieuwe)

spuigemalen ook twee nieuwe pompgemalen gebouwd.

Dit artikel beschrijft de werking van deze pompgemalen en bespreekt daarnaast het ontwerp van de verschillende stalen

onderdelen hiervan.

ing. P. Vrielink PMSE en M. Lee MSc

Peter Vrielink is deel-ontwerpleider staal bij LEVVEL; werkzaam bij Iv-Infra in Haarlem. Moonhee Lee is staalconstructeur bij LEVVEL; werkzaam bij Witteveen + Bos in Den Haag.


Het project Afsluitdijk wordt in opdracht van

Rijkswaterstaat uitgevoerd door bouwconsortium

Levvel (BAM, Van Oord en Rebel)

en behelst de renovatie en uitbreiding van

de waterveiligheid en waterafvoer tussen de

Waddenzee en het IJsselmeer. De doelstelling

voor deze waterafvoer is het handhaven van

de huidige peildynamiek tot ten minste 2050.

Toekomstig peilbeheer

Naar verwachting zullen er in de toekomst

frequenter situaties met een snel oplopend

IJsselmeerpeil voorkomen door bijvoorbeeld

meer wateraanvoer vanuit de Rijn en IJssel.

Dat vereist een waterafvoersysteem met de

mogelijkheid om pieken in het IJsselmeerpeil

zodanig af te vlakken dat ernstig wateroverlast

wordt voorkomen. Om deze doelstellingen

te bereiken, is besloten de afvoercapaciteit

te vergroten. Daarbij is een benadering

gekozen dat zich laat typeren als ‘Spuien als

het kan, pompen als het moet’.

Spuien is ideaal om bij laagtij grote volumes

water vanuit het IJsselmeer relatief snel te

kunnen afvoeren. In pieksituaties is er de

noodzaak voor het gebruik van een betrouwbare

methode die altijd beschikbaar is. Hiervoor

is een pompsysteem bedacht. Pompen

kunnen tegen de zwaartekracht in werken en

het water in het IJsselmeer kan worden afgevoerd

als het water in de Waddenzee hoger

staat dan in het IJsselmeer. De combinatie

van het spuien en het pompen vergroot de

flexibiliteit voor het peilbeheer.

Situatie

Wanneer het waterpeil aan de IJsselmeerzijde

lager staat dan aan de Waddenzeezijde, in

combinatie met een waterpeil hoger dan 0,55

m +NAP, moet water vanuit de IJsselmeerzijde

worden weggepompt. Daartoe worden

er twee pompgemalen aangelegd bij twee

landhoofden (oost en west) in Den Oever.

In deze pompgemalen worden er naast de

pompen en de koepels (6x) ook krooshekken

(6x), pompschuiven (12x) en terugslagkleppen

(6x) geplaatst (afb. 1 en 2). Elk van deze

onderdelen vervult een ondersteunende

functie voor het goed functioneren van de

pompen. Daarnaast vervullen de pompschuiven

ook een waterkerende functie.

Naast deze onderdelen is er ook rekening

1. Locatie pompgroep 1 en 2.

2. Langsdoorsnede pompgroep.

gehouden met het droogzetten van een

pompkanaal. Hiervoor is voor zowel aan de

Waddenzee- als de IJsselmeerzijde een set

droogzetschotten ontworpen.

Werking pompgemaal

Met de pompen wordt het water vanuit het

IJsselmeer aangezogen en omhoog gepompt

richting de Waddenzee (afb. 2). Om vuil vanuit

het aangezogen water van het IJsselmeer

te voorkomen wordt er voor ieder pompkanaal

een krooshek geplaatst. Verder worden

er aan de noordzijde van het pompkanaal

twee pompschuiven geplaatst, die vlak voordat

de pompen aan gaan, moeten worden

opengezet. Voorbij deze set pompschuiven

zijn de terugslagkleppen geplaatst, die de juiste

stromingsweerstand moeten bieden, vlak

voor en tijdens het pompen.

Pompinstallatie

Aan de zuidzijde van de dijk wordt er per

pompkanaal een pompinstallatie geplaatst,

die bestaat uit een verticale centrifugaalpomp

met daarboven een elektromotor.

In afbeelding 3 is de doorsnede van deze

centrifugaalpomp met motor te zien.

Motor met de koepel

Boven de centrifugaalpomp is een elektromotor

geplaatst. Deze elektromotor wordt

afgedekt met een transparante glazen koepel

die de motor tegen weersinvloeden moet beschermen.

Met deze glazen koepel wordt ook


3. Verticale doorsnede centrifugaalpomp met bovenaan

de elektromotor onder een koepel.

4. Koepels boven de centrifugaalpompen.

5. Aanzicht en doorsnede krooshek.


6. Dynamische analyse krooshek.

7. Fabricage pompschuif.

8. Pompschuif, samengesteld uit dwarsdragers,

hoofdliggers en een waterdichte huidplaat.

de functie van het pompgemaal opvallend

tentoongesteld als zichtbaar element op het

maaiveld (afb. 4). De stalen draagconstructie

van deze glazen koepel bestaat uit kolommen,

ringbalken en uitkragende dakbalken.

Krooshekken

Voor ieder pompkanaal wordt er een krooshek

(afb. 5) geplaatst om vervuiling van de

watergangen te filteren. Daarbij verzorgt dit

bescherming voor de waaiers van de pompen.

Het krooshek heeft een hoogte van ± 16 m

en overspant een breedte van zo’n 12 m per

pomp. De afstand tussen de spijlen is 145

mm. De krooshekken worden uitgevoerd in

losse secties met een breedte van 1,05 m en

een gewicht van 4,1 ton, zodat ze nog hanteerbaar

blijven.

Aan de achterzijde van deze spijlen worden

op drie niveaus nog stalen liggers tussen de

betonwanden geplaatst, waar de krooshekken

op af steunen. Bij de bovenste ligger (nabij

de waterlijn) zijn vanwege de ijsbelastingen

nog twee stalen liggers dwars achter geplaatst,

die weer af steunen tegen de achterliggende

betonwand.

Verder worden de spijlen om de 1,6 m in

dwarsrichting gekoppeld met horizontale

strippen. Deze horizontale strippen liggen

onderling tegen elkaar aan en steunen aan

de uiteinden af tegen de betonwanden in

langsrichting.

Dynamische analyse

Wanneer de pompen actief zijn, zou stroming

langs de spijlen van het krooshek (afhankelijk

van de vorm en de stijfheid) trillingen

kunnen veroorzaken. Als de eigenfrequentie

van de spijlensecties overeenkomen met de

aanslagfrequenties zal de constructie gaan

resoneren. Om dit te voorkomen zijn er op

basis van experimentele data en hydraulische

analyses de vereiste eigenfrequenties bepaald.

Het gaat hierbij om (minimaal) benodigde eigenfrequenties

in zowel de stromingsrichting

als dwars op de stromingsrichting.

Gezien de lage stijfheid van de spijlen in

dwarsrichting hebben de eigenfrequenties

die behoren tot deze eigenmodes de laagste

waarden. Mede doordat de spijlen om de 1,6

m in dwarsrichting zijn gekoppeld blijven de

eigenfrequenties ver genoeg uit de buurt van

de aanslagfrequenties door de stroming. In

afbeelding 6 is de eerste eigenmodus, behorende

bij de laagste eigenfrequentie, die ruim

boven de aanslagfrequentie door de stroming

valt, te zien.

Pompschuiven

Aan de Waddenzeezijde van de pompkanalen

zijn (twaalf, twee per pompkoker) pompschuiven

ontworpen. Deze pompschuiven

vervullen een rol in het reguleren van de

water in- en uitstroom van het pompkanaal.

Daarnaast vervult het een waterkerende

functie als de pompen niet in gebruik zijn. De

schuiven zijn hierbij in staat om 7 m verval

en de bijbehorende 1/10.000 jaar golfbelastingen

te keren.

In de situatie van hoogwater aan de Waddenzee

(> 2,0 m +NAP) na de inzet van één of

meerdere pompen, moeten de pompkanalen

gesloten kunnen worden met het in onderste

positie plaatsen van de pompschuiven.

Gezien de pompschuif enkel actief omhoog

wordt getild door een trekkende hydraulische

cilinder, komt de neerwaartse kracht enkel

uit het eigengewicht van de schuif en is deze

dus zelfsluitend. Om aan deze sluitingseis

te voldoen zijn er berekeningen uitgevoerd

waarbij de effecten van opdrijvend vermogen

en wrijving door horizontale belastingen vanuit

de geleidingsblokken zijn meegenomen.

Op basis van deze berekeningen zijn er stalen

ballast blokken in de pompschuif toegevoegd,

waarmee het totale gewicht uitkomt op ± 17

ton. In afbeelding 7 zijn een aantal foto’s te

zien van de fabricage van deze pompschuiven.


montageframe

kleppenframe

klep

555 2149

N.A.P.

1000

581

886

165

4800

1357 373 1357 373 1357

5078

80°

195

642

25

9. Pompschuif met cilinders en cilinderbalken. 10. Model en doorsnede van de terugslagkleppen.


11. Terugslagkleppen in de constructiewerkplaats.

Constructief ontwerp

De stalen pompschuiven worden opgebouwd

uit verticale dwarsdragers, horizontale hoofddragers

en een waterkerende huidplaat aan

de Waddenzee zijde. Ook zijn om de ± 350

mm verticale verstijvingsplaten aangebracht

zodat de huidplaat aan de waterkerende zijde

lokaal niet gaat plooien (afb. 8). De horizontale

krachten worden afgedragen met discrete

aanslagen aan de uiteinden van de horizontale

dragers. Deze aanslagen zijn van composiet

(D-Glide) en glijden langs de geleidingen van

duplex roestvast staal, bevestigd aan het beton.

Afdichting

Voor de afdichting zijn er aan de boven- en

onderzijde van de pompschuiven rubberen

profielen rondom aangebracht. Ook zijn er

voor de afdichting in het verticale vlak tussen

de aanslagen nog kunststoffen blokken aangebracht.

Cardan-koppeling

Aan de bovenzijde van de pompschuif wordt

de hydraulische cilinder met een cardan-koppeling

bevestigd aan de pompschuif (afb.

8). De reden voor het toepassen van deze

cardankoppeling is dat de cilinderstang wordt

ontlast op buiging en daarnaast is de pompschuif

zelf centrerend door de vrijheidsgraden

in alle richtingen.

Ophangconstructie cilinder onderafdichting

In figuur 9 is de combinatie van de pompschuiven

met de hydraulische cilinder, de cardan-koppeling

en de ophangconstructie van

de cilinder te zien. De hydraulische cilinder

wordt aan de bovenzijde aan de cilinderbalk

bevestigd met een as, waarbij een sferisch

lager is toegepast. Deze cilinderbalk steunt

vervolgens weer af op twee plaatliggers.

Om de kans op verticale trillingen door waterwervels

onder de pompschuif te minimaliseren,

zijn deze twee plaatliggers hoog uitgevoerd,

waardoor er extra stijfheid ontstaat in

het gehele systeem. Met deze extra stijfheid

zijn de eigenfrequenties gemaximaliseerd om

deze potentiële trillingen te voorkomen.

Terugslagkleppen

De terugslagkleppen (afb. 10) vervullen een

belangrijke rol in het afvoeren van water

vanuit de Waddenzee en het beheersen van

het (zoutwater) lekdebiet tijdens openen en

sluiten van de schuiven. Bij het starten van de

pompen worden eerst de pompschuiven geopend.

De retourstroom vanuit de Waddenzee

moet dan beperkt worden om de pomp goed

op te kunnen starten. De terugslagkleppen

beheersen het lekdebiet en kunnen tot 2,6 m

verval weerstaan.

12. Modulaire droogzetschotten Waddenzeezijde.


Projectgegevens

Opdracht Rijkswaterstaat, Utrecht • Constructief ontwerp en uitvoering Bouwconsortium Levvel

13. Modulaire droogzetschotten IJsselmeerzijde. 14. Afdichtingsprofielen droogzetschotten Waddenzeezijde.

Constructief ontwerp

De terugslagkleppen bestaan elk uit een

kleppenframe met drie separate kleppen en

een montageframe. Dit kleppenframe wordt

geplaatst in een montageframe, dat weer

tegen de betonnen wanden is bevestigd.

Elke klep wordt aan de bovenzijde met twee

lagers bevestigd en aan de onderzijde voorzien

van een rubberen fender, waarmee de klapperende

bewegingen van de kleppen enigszins

worden gedempt (waarover straks meer).

De kleppen zijn bewust hol van binnen van

binnen gemaakt, zodat het onderwatergewicht

een stuk lager is. Hierin zijn meerdere verstijvingsplaten

met openingen aangebracht, die

vervolgens waterdicht zijn afgelast.

In afbeelding 11 zijn foto’s te zien van de

fabricage van deze terugslagkleppen.

Rubberen fenders en lagers

Gezien het hoog aantal wisselende belastingen

– in combinatie met relatief hoge belastingen

door het dichtslaan van de kleppen

– zijn er aan de onderzijde rubberen fenders

geplaatst. Deze fenders absorberen een deel

van de energie bij de dichtslaande bewegingen.

Daarnaast dienen deze rubberen fenders

gedeeltelijk als afdichting.

De reactiekrachten van deze kleppen worden

overgebracht via de scharnierpunten (lagers)

van de kleppen en de onderrand van het

kleppenframe, waar ze vervolgens worden

overgebracht op het kleppenframe en het

verankerde montageframe.

Het ontwerp van de lagers is gebaseerd op de

rotatiesnelheden van de kleppen in combinatie

met de belasting en hoekverdraaiing van de as.

Droogzetschotten

Om groot onderhoud aan het gemaal te

kunnen uitvoeren, zitten er in de uiteinden

van de kokers aan zowel de instroom- als de

uitstroomzijde sponningen voor het plaatsen

van droogzetschotten. Elk schot bestaat uit

een verstijfde, waterkerende beplating bevestigd

op twee horizontale hoofdliggers. Er is

een modulair concept toegepast, waarbij de

droogzetvoorziening tot stand komt door het

stapelen van de schotten (afb. 12 en 13). Het

voordeel hiervan is onder meer het beperkte

gewicht wat gunstig is voor de opslag, hijswerkzaamheden

en het transport. Voor het

tot stand brengen van een passende stapeling

zitten er zoekers in de bovenrand van elk

droogzetschot.

Afbeelding 14 toont de afdichtingsprofielen

van een droogzetschot (in het zwart).

Rubberen ‘compression seals’ zorgen voor een

goede afdichting aan de onderzijde en tussen

de elementen onderling. Verder wordt de

afdichting tussen het schot en de betonwand

verzorgd door rubberen ‘lip seals’. •


Bouwakkoord Staal

wordt mede financieel mogelijk gemaakt door:


BOUWAKKOORD STAAL (2): ONDERTEKENING

Ouderwets denken en de nieuwe opgave

‘Ketenbrede afspraken naar een circulaire economie’, zo luidt de verklaring bij

het Bouwakkoord Staal, dat onder meer moet leiden tot een ferme reductie van

CO 2

-emissies bij ‘het bouwen met staal’. Op 10 maart ondertekenden 28 partijen

het akkoord, van opdrachtgever tot en met sloopbedrijf. Vrijwel nadat de inkt

van de ondertekening was opgedroogd, worden delen van de gesloopte Lekbrug

onder dubieuze omstandigheden aangetroffen. ‘Dit moet als milieucriminaliteit

worden gezien.’

Van de redactie.

Het Bouwakkoord Staal (BAS) wil de

CO 2

-uitstoot in de bouw, net als het Betonakkoord,

omlaag brengen. Niet alleen milieudoelstellingen,

maar ook de innovatiekracht

moet worden verbeterd, de concurrentiepositie

vergroot en de sector weer aantrekkelijk

gemaakt, in bouw en infrastructuur. Tijdens

een afsluitende discussie werd het vliegwiel

extra aangeslingerd met koplopers.§

De ambities van Bouwakkoord Staal zijn

hoog maar worden ook gesmoord door

een weerbarstige praktijk, zo blijkt uit ‘de

recycling’ van de gesloopte Lekbrug. De met

loodhoudende en Chroom-6 coatings bevattende

constructiedelen zijn gemengd, net

onder een kritische grens, en als schoot op de

vrije markt aangeboden om om te smelten,

in plaats van deze eerst te zuiveren. Kan dat

zomaar?

‘Er zit nog heel veel staal in de markt met

conservering via lood en Chroom-6’, zegt

Tweede Kamerlid Erik Haverkort (VVD) met

portefeuille Circulariteit en Milieu. ‘Staal is

een mooi product, want recyclebaar. Laten

we dat vooropstellen. Maar het moet op een

goede manier terug in de markt. Dat moeten

we erkennen en ons daar bewust van zijn. En

niet zomaar bij een fabriek aanbieden,

zoals Tata, die terecht delen van de Lekbrug

weigerde als schroot. Daar hebben ook wij

als overheid wel degelijk een rol in. ProRail

lijkt iets actiever dan Rijkswaterstaat. Er is

bijvoorbeeld een bedrijf in Groningen – Purified

Metal Company – dat kan bijdragen aan

een goede afvalstroom. Alle ingrediënten zijn

aanwezig om het goed te doen.’

Hij vervolgt: ‘Onze welvaart heeft vervuilende

neveneffecten. Verdunnen van schoon

schroot met vervuild materiaal in niet meer

van deze tijd. Milieuhufters moeten we

aanpakken, milieucriminaliteit staat hoog op

de agenda.’

Publieke verplichting

Jan Henk Wijma van Purified Metal Company

(PMC) over de Lekbrug: ‘Wij kunnen het verontreinigde

staal keurig verwerken, zonder dat

het personeel of milieu wordt belast. Daarvoor

is onze fabriek speciaal ontworpen. De verontreiniging,

bijvoorbeeld Chroom-6 coating,

wordt afgevangen en geneutraliseerd zodat

het veilig gestort kan worden. Meer dan 98%

van het vervuilde staal komt vrij als een hoge

kwaliteit grondstof waarmee weer opnieuw

schoon staal gemaakt kan worden. Ons proces

is goedkoper dan het alternatief, namelijk het

mechanisch verwijderen van de coating. Maar

duurder dan het materiaal zonder reinigen

te brengen bij een reguliere staalfabriek, die

niet de speciale maatregelen heeft moeten

treffen om te voorkomen dat mens en milieu

wordt belast. Het lijkt alsof Rijkswaterstaat

hiervoor haar ogen sluit, door te zeggen dat de

verantwoording elders in de keten ligt. Dat ligt

anders bij ProRail, die verwoordt letterlijk dat

een overheidsbedrijf een publieke verplichting

heeft. De opgave ligt bij de opdrachtgever,

door aan het begin van de keten helder te formuleren

hoe verwerking moet plaatsvinden,

niet aan het eind van de keten.’

Kamerlid Haverkort: ‘Bij het debat over de

publicatie van het “dreigingsbeeld milieucriminaliteit”

is aandacht gevraagd voor extra handhaving

aan de minister van Jusitie & Veiligheid.

De staatssecretaris van Infrastructuur en

Waterstaat heeft middelen om met de Inspectie

Leefomgeving en Transport meer te doen aan

de bestrijding van Milieucriminaliteit.’

Opbouwfase Bouwakkoord Staal

Terug naar het Bouwakkoord Staal, dat net

uit de startblokken is vertrokken. Bouwen

met Staal is nu meer dan een jaar bezig met

het bouwakkoord, om de milieupositie van

staal te duiden. Nu, tijdens de opbouwfase,

worden roadmaps en instrumenten voorbereid

die zichtbaar moeten maken dat

inhoudelijke plannen stapsgewijs van 2023-

2025-2027-2030 gehaald kunnen worden en

via welke sturing opschaling naar de gehele

bouwketen staal gerealiseerd kan worden.

Er zijn zes teams opgezet die handelingsperspectieven

richting 2030 formuleren op het

gebied van CO 2

-emissiereductie, circulariteit

en verlaging van milieurisico’s. Per handelings-perspectief

worden roadblocks en

stimulansen benoemd. De teams zijn zo gekozen

dat alle ‘modules’ afgedekt worden en

de gehele staalketen meedoet aan het behalen

van de ambities, om er aan paar te noemen:

Team Ontwerpen, Staalconstructie, Recycling/

Hergebruik en Sloop/demontage en oogsten.

Handelsperspectieven

Handelingsperspectieven zijn dus maatregelen

die een ketenspeler kan nemen, om de

CO 2

-reductie te halen. Iedereen doet wat op

zijn pad komt, en zet z’n beste beentje voor,

om als collectief het nobele doel te behalen.


Jacqueline Cramer, regisseur van het

akkoord, lichtte tijdens de ondertekening

de afspraken kort toe en duidde het vervolg.

‘Bouwakkoord Staal moet leiden naar

“ketenbrede afspraken naar een circulaire

economie”. Zo’n dertig partijen ondertekenen

het akkoord, met vertegenwoordiging uit

de gehele keten. Een ambitie is in 2030 een

CO 2

-uitstoot van minimaal 60% lager dan het

peiljaar 1990. Daarbij komt waardebehoud

op het hoogste niveau van componenten,

onderdeel en grondstoffen. We praten hier

over hergebruik en recycling, maar ook over

verlaging van alle verontreiniging (emissies)

die schadelijk zijn voor mens en dier.’

De opschalingsperiode begint in 2023, zodat

iedereen kan en moet aansluiten, want het

aanbestedingsprotocol – opdrachtgevers

moet milieuvriendelijk voorschrijven – is

dan ook een voorwaardelijk feit. Cramer:

‘Innovaties zijn noodzakelijk, in de keten

maar ook in aanverwante sectoren. En voor

kennisontwikkeling en bovenal kennisdeling.

De urgentie onderschrijven we en is hoog,

plus: we moeten aansluiten bij internationale

ontwikkeling en initiatieven. Het gezamenlijk

belang weegt zwaarder dat het individueel

belang. Iedereen moet zijn eigen rol pakken

en innemen, en we moeten hen daarop

aanspreken. Als één schakel uitvalt, hapert

de hele keten en vallen ambities en doelen in

het niet. En als laatste: Meer staalschroot in

Nederland recyclen dan export.’

Ouderwets denken

In de paneldiscussie sorteerden de koplopers

voor door stelling te nemen en hun rol als

ketenspeler te duiden.

Hans van den Berg (Tata Steel Nederland):

‘De kennis van het verleden is niet voldoende

voor de toekomst. Waterstof als energiebron

voor onze productie is een enorme opgave,

en wel degelijk boeiend. Vroeger wilde de

staalfabrieken niet aan hergebruik, want dat

leverde geen “‘nieuw geld” op. En is er op een

gegeven moment niet voldoende tweedehands

staal?’

‘Wij merken dat er nog zoveel in opbouw-aanbouw

is wereldwijd, dat vers,

primair staal nog steeds nodig is. En dat

duurt nog wel even. Kijk, omsmelten kan

altijd, hoewel het de meest eenvoudige

manier is. Maar in schroot zitten ook andere

waardevolle metalen, zoals titanium, die ook

schaars gaan worden. Die willen we gaan

filteren voor waardebehoud. Het denken van

continu nieuw staal te maken, is ouderwets.

En “groen” staal zal ook duurder worden, en

dat hebben we er allemaal voor over. Om de

emissies te verlagen kost ook geld, en ook

daarvoor heeft men geld over. Je kan niet

vechten tegen de maatschappelijke ontwikkelingen,

dat heb ik de afgelopen jaren wel

gemerkt.’

Nardo Hoogendijk (Hollandia): ‘Ik zit mijn

hele leven al in staal. Ik vind het ook het

beste constructiemateriaal. We werkten ook

mee met hergebruik van bruggen, ook die

bij Vianen met onder andere cepezed in casu

de Lekbrug, maar het idee – wonen op een

brug met een congrescentrum – haalde de

eindstreep niet. Alleen kan je mooie ideeën

hebben, maar alleen gezamenlijk krijg je

resultaat en activeer je het vliegwiel. Dus de

schouders eronder.

Wij merken ook dat wereldwijd nog steeds

behoefte is aan nieuw staal. Die betrekken

we niet van Tata, want die heeft een andere

specialiteit. We moeten wereldwijd ook

afspraken maken, een standaard afspreken.

Want als we staal uit bijvoorbeeld China of

Polen betrekken, met minder schone fabrieken

en veel vervuilend transport, dan kunnen

we hier wel veel afspreken, maar ook daar –

vooral vanuit de opdrachtgevers – moeten we

afspraken maken.’

Hans van den Berg: ‘Ik denk de huidige

oorlog in Oekraïne een en ander zeker zal

versnellen. Niet eens zozeer door regelgeving

en sancties, maar je ziet terugtrekkende inkoopstrategieën.

We kochten grondstoffen –

kolen – van Rusland. Maar in heel rap tempo

wordt dat omgezet, juist onder aandringen

van eigen personeel. Met als gevolg dat we

elders inkopen, dichterbij met kortere supply

chains.’

Nieuwe opgave

Menno Rubens (cepezed projects) is tot

‘Circular Hero’ uitgeroepen als koploper pur

sang. Al is hij niet zozeer een pure staalarchitect,

het materiaal geniet wel zijn voorkeur.

Temeer door de demontabele verbindingen,

een intrinsieke kwaliteit, dat zeer geschikt is

voor een circulaire economie. ‘Je hoeft het

maar één keer te kopen.’

Robert de Roos (Rijkswaterstaat): ‘Wij

willen vooroplopen in duurzaamheid. Met

name met duurzaam inkopen, al tien jaar.

Dat wordt zo langzamerhand geaccepteerd.

Samenwerking is daarbij geboden, want

eigenhandig aan de knoppen draaien heeft

minder effect dan het collectief. We hebben

een bruggenbank, die vaak wordt geraadpleegd

om de mogelijkheden van hergebruik

te onderzoeken. Maar we moeten als markt

nog wennen aan deze nieuwe opgave. Als je

onderdelen van bruggen gaat hergebruiken,

vooral constructief, dan moeten de normen

en regelgeving daarop worden aangepast.

Staal lijkt schaars te gaan worden, juist door

een steeds groeiende vraag. Wij als overheid,

net als ProRail, proberen steeds meer

met MKI-waarden de duimschroeven aan

te draaien. Zoals transportafstanden en de

hoeveelheid gerecycled materiaal. We zoeken

de grenzen op om gezonde concurrentie in

stand te houden. Maar nogmaals, we willen

de duimschroef aandraaien.’ •


BURGEMEESTER GABRIËL THEUNISBRUG, ANTWERPEN

Drie-eenheid

xxx

De Theunisbrug in Antwerpen bestaat uit drie evenwijdige stalen bruggen,

waartussen het daglicht vrij spel heeft tot onder de brug en op de kades. Deze

opdeling was onder meer gunstig voor een gefaseerde uitvoering van de nieuwe

Theunisbrug en de snelle vervanging van de oude brug. De hybride kokertuibrug

– de combinatie van een betonnen onderbouw en een stalen bovenbouw – is

niet nieuw, maar oogt hier markant. Omdat de overspanningen groot zijn, werd

in een vroeg stadium vastgesteld dat staal het meest geschikte basismateriaal

voor de constructie was.

drs. M.M. Teunissen

Marcel Teunissen is zelfstandig architectuurhistoricus, onder meer als publicist en studentbegeleider aan de TU Delft.

Lange tijd vormden bruggen de kortst mogelijke

verbindingen tussen twee oevers. De

landschappelijke inpassing en verschijningsvorm

waren ondergeschikt aan het civiele

ontwerp van ingenieurs. Met de betrokkenheid

van architecten en de intrede van het

integraal ontwerpproces worden ontwerpopgaven

anders benaderd. Een overtuigend

resultaat daarvan is de Burgemeester Gabriël

Theunisbrug in het noordoosten van Antwerpen,

nabij het Sportpaleis. In tegenstelling

tot z’n voorganger verbindt de aanmerkelijk

langere brug de stadsdistricten Merksem en

Deurne in een gestroomlijnde bundel, vormgegeven

als strak georganiseerde boulevard

voor voetgangers, fietsers, auto’s en trams.

Naast een veilige en aangename oversteek

voor alle weggebruikers bevordert de hogere

brug de doorvaart over het Albertkanaal. Het

wegennet in het Vlaamse land wordt daarmee

ontlast, wat bijdraagt aan meer verkeersleefbaarheid

in de beladen mobiliteitscontext

van Antwerpen. Daarbij geven de asymmetrische

vorm, het horizontaal geaccentueerde

silhouet en de zorgvuldige detaillering als

‘totaalkunstwerk’ een positieve impuls voor

de herontwikkeling van de omgeving in de

buurt van beide aanlandingen.

Verhogen bruggen Albertkanaal

Het Albertkanaal is voor de binnenscheepvaart

de belangrijkste waterweg van Vlaanderen.

Ruim een decennium geleden startte de

overheidsorganisatie De Vlaamse Waterweg

met het drastisch verbeteren van de bevaarbaarheid,

onder meer met het vergroten van

sluizen en het verbreden van vaargeulen. Ook

de beperkte doorvaarthoogtes en doorvaarbreedtes

van een groot aantal bruggen

vormden knelpunten, die nu grotendeels zijn

opgelost. De verhoging van de bruggen tot

een vrije doorvaarthoogte van 9,10 m – door

opvijzeling of vervanging – laat schepen met

vier lagen containers veilig en vlot varen en

biedt bovendien perspectieven voor ‘Short

Sea Shipping’. Voor de operatie wordt een

deel van de kosten gefinancierd door de

Europese Unie, die het stimuleren van de

binnenscheepvaart onder meer koppelt aan

klimaatdoelstellingen.

De Schelde slingert door het achterland langs

en door de oude stad en mondt uit in de

Noordzee. Het meer rechtlijnige Albertkanaal

doorklieft de stad in het noordoosten, als

verbinding van de wereldhaven met Luik en

enkele Limburgse steden. Ter hoogte van de

oude Theunisbrug, vlak bij het havengebied,

kent het Albertkanaal een flauwe bocht. Hier

was het kanaal met een breedte van nauwelijks

48 m op zijn smalst.

Feitelijk was er sprake van een dubbele

flessenhals. De vrije hoogte van 6,82 m moest

worden vergroot tot 9,10 m en de doorvaartbreedte

moest worden opgerekt naar 90 m,

bijna een verdubbeling. Samen met het uitbaggeren

van het kanaal en de herinrichting


xxx

van de oevers werd dit één van de grootste

werken in het project Verhogen bruggen Albertkanaal.

De nieuwe Theunisbrug verbindt

het Duvelsplein met de Schijnpoortweg.

Visueel geheel

De Theunisbrug was niet alleen te laag maar

ook verouderd, zelfs ouder dan het tussen

1930 en 1939 met de hand gegraven Albertkanaal.

De brug werd in 1906 gebouwd voor

een tramverbinding over de Kempische Vaart,

die later grotendeels opging in het Albertkanaal.

De naar Gabriël Theunis (burgemeester

van Merksem tussen 1963-‘69) vernoemde

brug werd verscheidene malen verbreed en

verlengd, de laatste keer in 1996.

De uit betonnen liggers bestaande tweedelige

brug was kaarsrecht, relatief kort en sloot

alleen in logistieke zin aan bij de verkeersstructuur

op de verschillende oevers. Voor

de nieuwe bruggen voor het zwaardere

verkeer over het Albertkanaal is een generiek

ontwerp gemaakt voor een boogbrug, door

Ney & Partners uit Brussel. De typologie is

gebaseerd op twee in het midden tegen elkaar

leunende stalen bogen.

Al in een vroeg stadium werd duidelijk dat

de generieke brug niet kon worden toegepast.

Primair vanwege de kabels van de nabijgelegen

hoogspanningsmast en bijkomende

strikte veiligheidsmarges. Dit sloot brugtypen

met hoge constructieve delen uit, zoals alle

boog- en tuikabelbruggen. De ingenieursbureaus

Arcadis en Sweco, die voor De Vlaamse

Waterweg onderzoek verrichtten, betrokken

architectenbureau ZJA bij het project.

Uitgangspunt voor de projectarchitect (Ralph

Kieft) vormde het maken van een vloeiende

verbinding met drie evenwijdige bruggen, die

samen één visueel geheel vormen.

De brug bestaat uit een centrale trambrug en

twee autobruggen met twee rijstroken, geflankeerd

door gescheiden fiets- en voetpaden.

Niet alleen zijn de verschillende verkeersstromen

helder gezoneerd, de vorm laat door

langgerekte openingen daglicht toe onder

de brug en laat het weerkaatsen in het water

van het kanaal. Deze drieledige opbouw

met tussenruimtes is fundamenteel voor het

ontwerp, want een ongeveer 50 m brede brug

zonder openingen had onherroepelijk tot een

donkere onderwereld met povere verblijfskwaliteit

geleid.

Gebogen en asymmetrisch

Omdat de overspanningen groot zijn, werd

in een vroeg stadium vastgesteld dat staal het

meest geschikte constructiemateriaal was.

Beton is gebruikt voor de pijlers en zijwanden

van de aanlandingen en het dichten van de

brugdekken. De drie stalen bruggen hebben

een maximale lengte van 180 m, waarvan 110

m boven het water.

Wat betreft de stalen draagconstructie bestaat

elke brug uit twee langgerekte, samengestelde

kokerprofielen, verbonden door dwarsliggers.

De witte bovenbouw bestaat per brug uit

twee evenwijdige constructies van kokervormige

tuien en kolommen. Karakteristiek zijn

de V-vormige kolommen in deze omhoog

gevouwen structuur. Deze bouwdelen zijn te

associëren met geabstraheerde brugtorens of

havenkranen. Het silhouet van de V-vormen

als gekantelde driehoeken is asymmetrisch,

wat een dynamischer beeld oproept dan een

symmetrische ondersteuning.

Met donkere pijlers als verticaal tegenwicht

aan deze open, relatief lage witte staalconstructie

heeft de Theunisbrug een eigen

verschijningsvorm, wat bijdraagt aan de versterking

van de identiteit van het gebied. De

veiligheid en kwaliteit van het oversteken van

het Albertkanaal zijn substantieel verbeterd.

Tussen de verschillende bruggen speelt niet

alleen het licht vrijelijk, de verkeersdeelnemers

hebben zicht op het Albertkanaal.

De dynamiek van de asymmetrie is ook

kenmerkend voor het horizontale vlak.

De brug is ontworpen als schakel tussen

de stratenpatronen op de beide oevers. De


0 10 20 M

beëindiging betonnen brug bij start

betonnen brug is de laagst gemeten hoogte altijd 150 mm

150

eind-dwarsdrager: C-profiel

aanlijnvoorziening: rvs buis bevestigd op afstandshouders

bij inspectiebordes: beton in het zicht

kantelbaar verlichtingsarmatuur

flensplaten samengestelde liggers en tuien

1

variabel (min, 2500 mm)

betonnen laaggelegen landshoofd bekleed met keramische tegels 100x100 mm

in tegelverband, uitgezet vanuit onderhoudsbordes

bestrating uit ruwe kasseien

2%

opgelaste staalstrip

voor geleiding water

0 10 20

zijaanzicht

0 10 20 m

xxx

1600 8600 2500 750 3000

2200

2200

1600

19450

2400

3500

3500

aanzicht kijkend

richting kanaal

snede

zijaanzicht

05 ZJA Theunisbrug Merksem detail pijler tussensteunpunt & detail brugdek

xxx


aan weerszijden verschillend, maar ruim van

opzet. Het uitkragende brugdek in de binnenbocht

is ingericht als een drie meter breed

fietspad in dubbele richting en een royaal

voetpad van gelijke breedte. Het uitkragende

brugdeel in de buitenbocht voorziet in een

gemengd fiets- en voetpad met een breedte

van 3,75 m. De stalen bovendekken in de

binnen- en buitenbocht zijn afgewerkt met

kunsthars.

xxx

verschillende richtingen vroegen om een licht

gebogen vorm, waardoor er sprake is van

drie verschillende bruggen en een binnen- en

buitenbocht, aan weerszijden van de centrale

trambrug.

xxxx

De buiging in het tracé had consequenties

voor de geometrie en specifieke krachtenwerking.

In samenwerking met Arcadis

heeft het architectenbureau daarom een 3D

BIM-model ontwikkeld om de specifieke

vormgeving en detaillering probleemloos te

kunnen vertalen naar de productielijn van

het staalconstructiebedrijf.

Hiertoe is hogesterktestaal gebruikt in

S460 en S355. Voor de kleinste brug (in de

binnenbocht) is 2.500 ton staal verwerkt en

voor de grootste 2.800 ton. Wat betreft de

centrale trambrug voldeed 2.000 ton staal. De

corrosiebescherming bestaat uit metallisering

en een vierlaags verfsysteem.

God is in the details

Dankzij het opvallend ontwerp en de constructieve

houding van De Vlaamse Waterweg

zijn de drie bruggen tot in detail op

elkaar afgestemd, met veel aandacht voor de

inpassing in de omgeving. Zelfs de vangrails

maakten integraal deel uit van het ontwerp.

Een detail dat cruciaal is voor het totaalbeeld

zijn de licht uitstekende boven- en onderflenzen

van de kokerliggers, die het vloeiende

lijnenspel benadrukken.

Ook de flanken van de hybride brug zijn verbijzonderd.

Fietsers en voetgangers bewegen

zich boven uitkragende staalconstructies die

als een soort balkons aan de kokerliggers zijn

bevestigd. De langgerekte witte bovenbouw

biedt dankzij voldoende constructiehoogte

een veilige scheiding met het snelverkeer.

Dankzij rank gedetailleerde balustrades kan

worden genoten van vergezichten op het

water en de stad.

De plattegronden van de brugdekken zijn

Efficiënte, gefaseerde uitvoering

Door een uitgelezen fasering kon aan de

randvoorwaarden worden voldaan: tijdens de

werkzaamheden kon het tramverkeer blijven

doorgaan, en twee rijstroken voor gemotoriseerd

verkeer en een fiets- en voetpad in

dubbele richting konden toegankelijk blijven.

Op 7 februari 2019 gaf de Vlaams minister

van Mobiliteit, Ben Weyts, het startschot

voor de werken aan de nieuwe Theunisbrug.

Eerst zijn in een jaar de oostelijke brug (in de

buitenbocht) en de trambrug gebouwd en geplaatst.

In het weekend van 11 en 12 juli 2020

heeft aannemer Artes de oude Theunisburg

boven het kanaal volledig afgebroken. Hiervoor

werd een nieuwe, duurzame techniek

toegepast, waarmee na het aanbrengen van

zaagsneden de betonnen liggers één voor één

op een ponton werden gehesen. Het verkeer

reed onbelemmerd verder over de eerste twee

delen van de nieuwe brug, die op 8 juli 2020

in gebruik waren genomen. Op de vrijgekomen

plek kon worden gestart met voorbereidende

werkzaamheden voor de plaatsing van

de westelijke brug. Nadat dit was gebeurd,

werd op 11 juli 2021 de nieuwe Theunisbrug

officieel ingehuldigd.

Daarna konden de kanaalverbreding en

de aanleg van de nieuwe oevers worden

uitgevoerd. Deze laatste werkzaamheden

zijn onlangs afgerond. Staalbouwer Aelterman

vervaardigde de oostelijke en westelijke

brug in de fabriek in Gent. De trambrug is

gebouwd door bedrijfspartner Techno Métal

Industrie, in de werkplaats in Andenne. De

drie bruggen zijn steeds in delen over water

naar Antwerpen gebracht en vervolgens

samengesteld. Nadat de brug tot één geheel

was gelast, is de constructie omhoog gevijzeld

en met SPMT’s op haar plaats gereden. De

operatie vond deels plaats via het jaagpad en


Projectgegevens

Opdracht De Vlaamse Waterweg • Constructief ontwerp

Arcadis, Amersfoort en Sweco, De Bilt • Architectuur

architectenbureau ZJA, Amsterdam • Uitvoering THV Artes

(civiele bouw), Kruibeke (B); Stadsbader (wegen en riolering),

Harelbeke (B); Taveirne (traminfrastructuur), Torhout

(B) • Landschapsarchitectuur OKRA Landschapsarchitecten,

Utrecht • Staalconstructie Aelterman, Gent (B) en

Techno Métal Industrie, Andenne (B) • Overige partners

Water-link Antwerpen (B); Aquafin, Aartselaar (B); De Lijn,

Antwerpen en Stad Antwerpen • Data ontwerp tot en met

uitvoering: 2015-2021

Literatuur

1. M.M. Teunissen, ‘Boogpees’, Bouwen met Staal 282

(augustus 2021), p. 10-16.

xxx

deels via een ponton plaats.

Parallel vonden wegwerkzaamheden plaats,

waarbij het verkeer onbelemmerd doorgang

had, wederom gefaseerd. Gestart werd aan

de voet van de brug in Merksem, waar de

herinrichting van een complex kruispunt

resulteerde in het aangename buurtplein,

het Duvelsplein. Vervolgens werd het gebied

rond de aanlanding in Deurne heringericht.

Stedelijke herontwikkeling

De Ring van Antwerpen geeft de laatste

decennia veel verkeersdruk op het lokaal en

doorgaand verkeer in Merksem en Deurne,

wat ook hinderlijk is voor bewoners. Voor

het Masterplan Mobiliteit Antwerpen is veel

aangepast, door overkappingen, geluidsschermen

en groenaanleg.

De nieuwe Theunisbrug draagt niet alleen

bij aan de verbetering van de infrastructuur,

maar vormt ook een inspirerende mijlpaal

voor de in gang zijnde herstructurering van

de omgeving van de brug in zowel Deurne als

Merksem. Zo is voor de wat harde, industriële

omgeving van het Candico-gebouw

– het enige waardevolle erfgoed in dit gebied

– door de stad Antwerpen, de provincie

Vlaanderen en De Vlaamse Waterweg het

plan De Kanaalkant gemaakt, dat voorziet in

een gedeeltelijke transformatie tot een wijk

met woningen en bedrijven.

Anticiperend op deze toekomstige herontwikkelingen

heeft ZJA met OKRA

Landschapsarchitecten uit Utrecht een

gedetailleerd inrichtingsplan gemaakt voor

de ruimtes onder de brug en de kanaaloevers.

De pijlers en de aanlandingen van de

Theunisbrug zijn donker. Voor een veilige en

prettige passage onder de brug is extra aandacht

besteed aan de toetreding van daglicht,

aangevuld met een gedetailleerd verlichtingsplan.

Voor extra licht op de kades zijn de

openingen tussen de verschillende bruggen

groter gemaakt. Om het verblijf te veraangenamen

zijn zitbanken geïntegreerd in de

pijlers van de bruggen en zijn houten banken

geplaatst in een omgeving met veel groen.

De brug is opgetrokken met rechte wanden

en afgewerkt met donkerbruine steenstrips

van handvorm baksteen in afwisselende

patronen. De passage aan de kant van de Carrettestraat

is verbijzonderd met een wijkende

wand voor meer overzicht en toetreding van

daglicht. De patronen in de tegelwand verwijzen

naar de rimpelingen in het water.

Aan de andere kant van het kanaal geeft het

Sportpaleis veel parkeerdruk. De op een

groene ondergrond aangelegde parkeerplaats

tussen nieuw aangeplante bomen moet voor

autobezoekers de omgeving van de Theunisbrug

verbeteren. Ook de ruim aangelegde

fietslus en de vier royale trappen met fietsgoot

verbeteren de aansluiting op de omgeving en

hebben het oversteken van het kanaal zowel

efficiënter als aantrekkelijker gemaakt.

Niet generiek

Zo zet de nieuwe Theunisbrug de toon voor

volgende stedelijke herontwikkelingen, maar

zal daarmee pas op termijn volledig tot zijn

recht komen.

Het ontwerp van de nieuwe Theunisbrug

betrof voor de architect een meervoudige

opdracht die ook bestond uit de al voltooide

fietsbrug over het Albertkanaal bij Tessenderlo

[1] . Ook in daar is, om andere redenen,

afgeweken van de generieke brug van Ney &

Partners. De fietsbrug en de hybride brug in

Antwerpen vormen ‘baanbrekende, kwalitatief

hoogwaardige accenten in staalbouw, als

verrijking van de vormfamilie van het project

Verhogen bruggen Albertkanaal’.

Volgens de huidige verwachtingen zijn de

geplande verbeteringen op het gehele traject

eind 2022 voltooid en zal het Albertkanaal,

meer dan ooit, de belangrijkste waterweg van

Vlaanderen zijn. •


Met XCarb ® willen we de koolstofvoetafdruk

van ons staal verkleinen.

Decarbonisatie is het belangrijkste aspect van de langetermijnstrategie van ArcelorMittal.

Wij sluiten ons aan bij de doelstellingen van het Akkoord van Parijs en de Europese Green

Deal door ons ertoe te verbinden onze CO 2

-uitstoot tegen 2030 wereldwijd met 25% en in

Europa met 35% te verminderen en tegen 2050 koolstofneutraal te zijn.

XCarb ® is ontworpen om alle koolstofarme en koolstofvrije producten van ArcelorMittal maar

eveneens inspanningen met betrekking tot het staalproductie proces samen te brengen. Een

van de eerste initiatieven van ArcelorMittal Europe - Long Products is XCarb ® gerecycleerd en

hernieuwbaar geproduceerd

XCarb ® gerecycleerd en hernieuwbaar geproduceerd is van toepassing op producten die via

de electrische route worden vervaardigd met behulp van schroot en 100% hernieuwbare energie,

waardoor onze afgewerkte staalproducten een uiterst lage CO 2

-voetafdruk hebben. Met XCarb ®

gerecycleerd en hernieuwbaar geproduceerd worden onze staalproducten nu ook geleverd met

een ‘Garantie van Oorsprong’ die de hernieuwbare bronnen voor de elektriciteit certificeert.

Door ons XCarb ® gerecycleerd en hernieuwbaar geproduceerd staal te kopen, kunnen onze

klanten de wereldwijde CO 2

-voetafdruk van hun projecten, producten en eindproducten verkleinen,

met behulp van de cijfers in het EPD, die onafhankelijk door een derde partij zijn gecertificeerd.

Aarzel niet langer en ga met ons mee op reis naar koolstofneutraal staal.

WIT-UH 300

Hoogwaardige mortel van de nieuwste generatie!

Met het zelf ontwikkelde hybride-injectiemortel systeem heeft

u met zeer kleine verankeringsdieptes de hoogste draaglasten.

Dit zorgt voor meer toepassingsmogelijkheden en reduceert

de verwerkingstijd (boortijd) en materiaalkosten aanzienlijk.

De WIT-UH 300 is bestemd voor het bevestigen van zware

belastingen in gescheurd en ongescheurd beton en hard in

30 minuten uit.

Würth Nederland B.V. ⋅ Het Sterrenbeeld 35, 5215 MK ‘s-Hertogenbosch

Scan de QR code

en bekijk de video


NIEUWE NEN-EN 1993-1-3 KOUDGEVORMDE PROFIELEN EN STAALPLAAT

Structural Classes

neerwaartse belasting

flenskrachten in

randelementen

opwaartse belasting

afschuifveld

2. Z- en C- gordingen waarbij de bovenflens

zijdelings en tegen rotatie wordt gesteund door een

geprofileerde plaat of sandwichpaneel.

geprofileerde staalplaat

1. Schijfwerking. (Links)

NEN-EN 1993-1-3 [1] behandelt stalen koudgevormde elementen of constructies

die daaruit zijn samengesteld. Deze norm maakt ook deel uit van de revisie van

de gehele Eurocode-serie. In maart 2021 is dan ook prEN 1993-1-3/FD [2] gepubliceerd.

Deze wijkt in veel opzichten af van de oude versie, momenteel nog van

kracht, en is uitgebreid met een aantal items. Het begrip ‘Structural Classes’ van

geprofileerde staalplaat, met nu toegevoegd het sandwichpaneel, is duidelijker

gespecificeerd en omkleed met voorwaarden. Ook is de afstemming tussen de

hoofdconstructeur en detailengineer beter geregeld.

een element dat uitsluitend belasting overdraagt

naar de constructie.

De definities in prEN 1993-1-3 zijn ongeveer

gelijk, maar er worden extra voorwaarden

aan verbonden. Naast geprofileerde staalplaat

zijn ook sandwichpanelen als mogelijk stabiliserend

element opgenomen.

ir. C.J. Tilburgs en ing. M. Roose

Kees Tilburgs is directeur/eigenaar Racking Consultancy-Construction & Operation in Doetinchem. Marco Roose is Expert

– Senior Engineer Building Products bij Voestalpine Sadef in Hooglede (B). Beiden zijn lid CEN/TC250-SC3/WG3 ‘Evolution of

EN 1993-1-3 – Cold-formed members and sheeting’ en lid CEN/TC 135 – WG14 ‘Execution of steel structures and aluminium

structures – Cold-formed structural steel elements’.

De Structural Classes (zie kader) zijn onderverdeeld

naar de volgende definities.

• Class I: constructie waarbij koudgevormde

profielen en geprofileerde staalplaat zijn

ontworpen om bij te dragen aan de sterkte en

stabiliteit van een constructie in zijn geheel.

• Class II: constructie waarbij koudgevormde

profielen en geprofileerde staalplaat zijn

ontworpen om bij te dragen aan de sterkte en

stabiliteit van constructieve componenten.

• Class III: constructie waarbij koudgevormde

geprofileerde staalplaat zijn toegepast als

NEN-EN 1090-4 en NEN-EN 14782

Al tijdens de afstemmingen voor het opstellen

van de eerste norm [3] voor het uitvoeren

(productie en montage) van constructies in

koudgevormde profielen en/of geprofileerde

staalplaat, is Structural Class aan de orde

gekomen. Met in de scope: ‘Deze Europese

norm behandelt geprofileerde staalplaat van

de Structural Classes I en II conform EN

1993-1-3, toegepast in constructies’.

Uit de discussies binnen de CEN/TC-commissie

bleek dat met name Frankrijk eraan


Warning: diaphragm in roof!

Modifications to this area of the roof,

e.g. roof penetrations, are not allowed

without prior static verification because

of the danger to the structural stability!

3. Voorbeeldmarkering ‘schijfwerking in dak’.

4. Koppelstaven vereist voor Class III-dakbedekking, zelfs voor kleine overspanningen.

hechtte dat binnen Class III onderscheid

wordt gemaakt tussen ‘Structural’ en

‘Non-structural’. In feite ging men vanuit

de definitie van Class III in EN 1993-1-3 er

vanuit dat Class III als Non-structural mocht

worden opgevat en EN 14782 [4] mag worden

toegepast. En die stelt: ‘Deze norm behandelt

geen producten met een “Structural purpose”.’

prEN 14782 [5] , stammend uit 2015 maar

nog niet vrijgegeven, verwoordt het duidelijker:

‘Deze ontwerpnorm behandelt geen

producten met een “Structural purpose”, dus

uitsluitend producten in constructies van

Class III (volgens EN 1993-1-3), en behandelt

geen producten toegepast in constructies

van Class I en Class II mede bedoelt om

bij te dragen aan de gehele of gedeeltelijke

sterkte en stabiliteit van het bouwwerk door

zijdelingse steun en/of rotatiebeperking dan

wel het dragen van belasting, exclusief het

eigengewicht van de beplating’.

EN 14782 behandelt staalsoort, minimum

materiaaldikte, draagkracht voor een

geconcentreerde kracht, water- en vochtdoorlatendheid,

thermische uitzetting,

maattoleranties, duurzaamheid, gedrag onder

brand, bijdrage aan brandlas en bijdrage aan

gevaarlijke stoffen. Tevens behandelt het beproevingsmethoden,

proefevaluatie, en keuze

proefstukken wat betreft gedrag bij brand en

draagkracht voor een geconcentreerde kracht

van 1,2 kN (nationale regelgeving kan een

hogere kracht definiëren). Ook de procedure

voor een CE-markering is opgenomen.

Vanwege deze ontwikkelingen is in de CEN/

TC-werkgroep, verantwoordelijk voor de revisie

van EN 1993-1-3, uitgebreid stilgestaan

bij het begrip Structural Class.

Interface constructeur(s)

prEN 1993-1-3 gaat veel dieper in op het

begrip Structural Class dan de huidige norm,

met bijbehorende voorwaarden.

• Geprofileerde staalpaten en sandwichpanelen

die gecategoriseerd zijn als Class III, kunnen

worden gedifferentieerd naar Structural

of Non-structural. De Nationale Bijlage kan

aangeven welke toepassingen in Structural

Class III mogen worden beschouwd als

Non-structural.

• Class III - Non-structural geprofileerde

staalpaat wordt behandeld in EN 14782. Class

III - Non-structural sandwichpaneel wordt

behandeld in EN 14509-1 [6] en Class II (altijd

Structural) sandwichpaneel wordt behandeld

in EN 14509-2 [7] .

• De classificatie in Structural Classes is met

name relevant voor de ontwerpnorm die mag

worden aangehouden voor plaat of paneel.

• De hoofdconstructeur is verantwoordelijk

voor de communicatie tussen de (deel)

constructeurs en bepaalt uiteindelijk de

Structural Class:

– Class I: dat schoring geheel of gedeeltelijk

wordt verzorgd door plaat of paneel. Derhalve

schijfwerking (afb. 1) en/of;

– Class II: dat plaat of paneel bijdraagt aan de

sterkte, stijfheid en stabiliteit van de profielen

die ze direct ondersteunen. Bijvoorbeeld:

liggers, gordingen of wandregels worden

zodanig gesteund door en bevestigd aan geprofileerde

plaat of sandwichpaneel dat eerste

en/of tweede orde (kip)torsie of zijdelingse

buiging in hun vlak wordt verhinderd dan

wel dat de kritische belasting wordt verhoogd

(afb. 2);

– Class III: dat de positieve effecten geleverd

door plaat of paneel niet in rekening mogen

worden gebracht bij het ontwerp van de

direct dragende profielen.

• Afstemming is vereist tussen de hoofdconstructeur

en detailengineer (incl. de interactie

van de bevestigingsmiddelen), over de

aangenomen Structural Class en implicaties

betreffende de productnorm.

• Aanvullende eisen voor Structural-toepassingen

zijn gegeven in EN 1090-4 voor wat

betreft:

– vastleggen Structural Class op tekeningen

en duidelijk zichtbaar op de uiteindelijke constructie

(afb. 3);

– aangeven van het type en posities van de

verbindingsmiddelen tussen plaat/paneel en

de onderligende constructie en tussen plaat/

paneel onderling;

– specificeren van de Structural Class in

de instructie voor het ontwerp en in de gebruiks-

en onderhoudsdocumenten.

• EN 1090-4 specificeert de factoren die de

uitvoering beïnvloeden en die dienen te worden

gespecificeerd in de ontwerpfase.

Opmerkingen

• Wanneer én schijfwerking én steun aan

de stabiliteit van gordingen/wandregels is

bepaald, dan is zowel Class I als Class II aan

de orde.

• Het is belangrijk dat al in de (voor)ontwerpfase

wordt vastgelegd in welke Structural

Class de platen of panelen mogen worden

ingedeeld, aangezien dit grote gevolgen heeft

voor het ontwerp van de onderliggende

constructie. Bijvoorbeeld een plaat of paneel

die enkel als Structural Class III mag worden

toegepast, kan goedkoper zijn, maar zal veelal

leiden tot een zwaarder gordingontwerp en

een duurdere montage van de gordingen

vanwege de extra koppelstaven (afb. 4) en/

of schoring die moeten worden aangebracht.

Een verkeerde aanname van de Structural

Class kan immers leiden tot onaangename

verassingen tijdens de controle van het constructief

ontwerp of de uitvoeringsfase.

• De indeling in Structural Class is niet alleen

van belang voor het ontwerp van stalen

kóudgevormde profielen of constructies die

de staalplaat of paneel dragen maar evenzeer

voor onderliggende warmgewalste constructies

of houten balken. Deze classificatie had


Definitie Structural Class

Een Nederlandse vertaling van EN 1993-1-3 ontbreekt officieel en daarmee bestaat een Nederlandse term voor Structural

Class ook (nog) niet. ‘Constructieklasse’ is bij navraag onder enkele constructeurs favoriet. Structural Class is een

classificatie die alleen in EN 1993-1-3 en in EN 1090-4 aan de orde is. Er is feitelijk ook geen definitie van het begrip.

Maar de classificatie is gebaseerd op de mate waarin de geprofileerde staalplaten of sandwichpanelen bijdragen aan

de stabiliteit van de direct dragende componenten en/of de totale constructie.

daarom misschien beter thuisgehoord in

NEN-EN 1990.

• De verbinding tussen plaat/sandwichpaneel

en de gordingen of wandregels zal eenvoudiger

uitgevoerd kunnen worden bij Class

III en zeker bij Class III-Non structural.

Dit omdat deze wordt gedimensioneerd om

enkel de uitwendige krachten op de beplating

over te dragen naar de gordingen respectievelijk

wandregels. Overige krachten door

de interactie gordingen/wandregels met de

beplating worden hierbij verwaarloosd. Bij

deze Classes zullen de gordingen/wandregels

zwaarder worden uitgevoerd en daardoor

onder belasting ook minder vervormen. De

vraag is echter of dit in de werkelijkheid ook

zal leiden tot voldoende lage krachten op de

verbindingsmiddelen in relatie tot de berekende

krachten voor de Class III-situatie. De

constructie weet immers niet in welke Class

hij is ingeschaald.

Nederlandse situatie

De huidige Nederlandse Nationale Bijlage

bij NEN-EN 1993-1-3 [8] , gaat nog niet in op

Structural Class. De gestelde problematiek is

pas duidelijk geworden met het opstarten van

de werkgroep (CEN/TC 135-WG14) en verder

uitgewerkt bij de revisie van EN 1993-1-3.

Een Non-structural-ontwerp voor geprofileerde

staalplaat volgens NEN-EN 14782 of NEN-

EN 14509-1 voor sandwichpanelen kan nooit

worden toegestaan. Dak- en wandbeplating

dient te worden ontworpen op de aan de orde

zijnde belastingen volgens NEN-EN 1991 [9][10] ,

met toepassing van de bijbehorende constructienorm,

in casu NEN-EN 1993-1-3.

Indien geprofileerde staalplaat toch blijkt te

zijn ontworpen als Non-structural conform

NEN-EN 14782, dan kan de plaat voortijdig

bezwijken met bijvoorbeeld als resultaat ‘gat

in het dak’ met gevolgen voor de onderliggende

constructie en kans op voortschrijdend

bezwijken. Momenteel wordt een addendum

voorbereid op NEN-EN 1993-1-3 waarin de

volgende tekst is voorgelegd aan de commissie

TGB Staalconstructies.

Addendum: Basis of design

For the design of structures made of cold

formed members and sheeting a distinction

should be made between ‘structural classes’

associated with failure consequences according

to EN 1990 – Annex B defined as follows:

Structural Class I: Construction where coldformed

members and sheeting are designed

to contribute to the overall strength and

stability of a structure;

Structural Class II: Construction where

cold-formed members and sheeting are

designed to contribute to the strength and

stability of individual structural elements;

Structural Class III: Construction where

cold-formed sheeting is used as an element

that only transfers loads to the structure.

NOTE 1: During different construction stages

different structural classes may be considered.

NOTE 2: For requirements for execution of

sheeting see EN 1090.

Add above NOTE 1 (which becomes NOTE 2

and NOTE 2 becomes NOTE 3):

Sheeting shall be designed for the appropriate

actions as specified in NEN-EN 1991 and the

structural design shall be in accordance with

this standard. Consequently sheeting shall

always be considered as ‘structural’.

NOTE 1: For sheeting it is not allowed to apply

NEN-EN 14782 (Self-supporting metal sheet

for roofing, external cladding and internal

lining – Product specification and requirements),

because it does not covers products for

structural purposes.

Adequate communication is required between

the designer of the members supporting

sheeting and the designer of the sheeting, with

respect to the assumed Structural Class and

the corresponding implications to the product

standard.

(7) To add this clause.

Additional requirements for structural applications

of sheeting are given in NEN-EN 1090-4

with respect to:

• Communicating the Structural Class on

layout drawings as well as clearly posting it on

the actual structure.

• Providing a minimum number of fasteners

between the sheeting and the supporting member,

as well as between the different sheets.

• Specifying the Structural Class in the design

brief, as well as in the operations and maintenance

manual. •

1. NEN-EN 1993-1-3 (Eurocode 3 Design of steel structures Part 1-3: General rules

Supplementary rules for cold-formed members and sheeting) 2006 + AC + AC, 2009.

2. prEN 1993-1-3 (Final Document van de revisie van [1]), 2021.

3. NEN-EN 1090-4 (Execution of steel structures and aluminium structures – Part 4: Technical

requirements for cold-formed structural steel elements and cold-formed structures for

roof, ceiling, floor and wall applications), 2018

4. NEN-EN 14782 (Zelfdragende metaalplaten voor dakbedekking en bekledingselementen

– Product specificatie en (Self-supporting metal sheet for roofing, external cladding and

internal lining – Product specification and requirements)), 2006.

5. prEN 14782, 2015, zie [4].

6. NEN-EN 14509-1 (ontw.) (Zelfdragende metalen sandwichpanelen – Fabrieksproducten

– Specificaties (Self-supporting double skin metal faced insulating panels – Factory made

products – Specifications), 2021.

7. NEN-EN 14509-2, Dubbelwandige metalen isolatiepanelen – Fabrieksproducten – Specificaties

– Deel 2: Structurele toepassingen – Bevestigingen en mogelijke toepassingen

van stabilisatie van afzonderlijke structurele elementen (Double skin metal faced insulating

panels – Factory made products – Specifications – Part 2: Structural applications – Fixings

and potential uses of stabilization of individual structural elements)

8. NEN-EN 1993-1-3/NB (Nationale bijlage bij NEN-EN 1993-1-3 Eurocode 3: Ontwerp en

berekening van staalconstructies – Deel 1-3: Algemene regels – Aanvullende regels voor

koudgevormde dunwandige profielen en platen), 2011.

9. NEN-EN 1991-1-1 (Eurocode 1: Belastingen op constructies – Deel 1-1: Algemene belastingen

– Volumieke gewichten, eigen gewicht en gebruiksbelastingen voor gebouwen),

2019 + A1 + C1 + C11, 2019 + NB, 2019.

10. NEN-EN 1991-1-4 (Eurocode 1: Belastingen op constructies – Deel 1-4: Algemene

belastingen – Windbelasting), 2005 + A1+ C2, 2011 + NB, 2019 + C1, 2020.


JAAR

familiebedrijf

Echte staalmannen kiezen

voor The Coatinc Company

Voor elk project een volledig passende oplossing. Kies voor dé one-stop-shop die dromen

duurzaam en in kleur veredelt. Van advies tot logistieke perfectie. Ieder project, groot of

klein, krijgt altijd de beste bescherming en precies die uitstraling die nodig is. Gegarandeerd.

The Coatinc Company: al meer dan 500 jaar gespecialiseerd in staal.


WONEN MET STAAL (90): HUIS-IN-EEN-HUIS, ALMERE

Puur uit principe

Met deze woning in Almere maken de architecten van Bureau Sla een statement.

Bouwmaterialen en -elementen in zo puur mogelijke vorm, schijnbaar losjes in

elkaar gezet om te laten zien wat bouwen in essentie is. En om te laten zien dat

een gebouw uiteindelijk ook weer uit elkaar moet kunnen. Uitgebalanceerde

vormen, materialen, kleuren en verhoudingen maken het intussen ook tot een

fijn huis.

ir. P.F. van Deelen

Paul van Deelen is civiel ingenieur en zelfstandig bouwtechnisch journalist, Rotterdam.

Het is een wel heel speciale klant die zich

een paar jaar geleden meldt bij Bureau Sla,

het architectenbureau van Peter van Assche.

Een van zijn docenten aan de Rotterdamse

Academie van Bouwkunst wil een woning

voor hemzelf en partner. En of hij die wil

ontwerpen.

Niet de minste klant natuurlijk. Werken voor

een architectuurhistoricus, -publicist en ook

nog je docent, voelt dat niet als opnieuw

examen doen? ‘Haha, nee hoor, integendeel!’

reageert Van Assche. ‘We zijn van dezelfde

generatie en kunnen op voet van gelijkheid

discussiëren. Echt over de inhoud van het

vak. Verrijkend. Ik vond het juist een plezier

dat hij mij vroeg!’

Een van de aanleidingen om zijn oud-leerling

te vragen was een project dat die een stukje

verderop had ontworpen*. De nuchtere

aanpak en het pure materiaalgebruik was

ongeveer zoals zij zich voorstelden voor hun

eigen woning.

Kas

De opdrachtgevers hebben een ruime zelfbouwkavel

in Almere Oosterwold. Volgens

het masterplan van architectenbureau

MVRDV gaat ‘zelfbouw’ hier heel ver: je bepaalt

zelf de grootte en vorm van je kavel en

je mag bouwen wat je wil. De perceelgrenzen

moeten wel vrij toegankelijk blijven en alle

infrastructuur moet je zelf of met je buren

regelen.

Ze zien graag een patiowoning, dus met omsloten

buitenruimte. ‘Maar zo’n ruimte voegt

eigenlijk weinig toe aan de toch al overvloedige

ruimte om de woning heen. Met een dak

erop, dus als kas, kun je er andere planten

laten groeien en is zo’n ruimte ook in de winter

voor van alles bruikbaar’, licht Van Assche

toe. De kas wordt uitgevoerd als een binnenruimte,

dus binnen de thermische schil. Dat

maakt de wanden van die kas tegelijk een

stuk eenvoudiger dan als buitenruimte.

Een min of meer alzijdige plattegrond die

rond een patio bijna onvermijdelijk is, blijkt

niet praktisch uit te komen. Daarom stelt de

architect een lineaire rangschikking voor,

met vertrekken naast elkaar. Zo krijgen de

ruimten een betere vorm, met beter uitzicht

en een betere relatie met de tuin. De ruimten

lopen in elkaar over, maar zijn tegelijk dui-


In Oosterwold kies je zelf je perceel. De grenzen moeten open en toegankelijk blijven.

De zonnepanelen liggen op de aluminium golfplaat, niet ertussen. Bewust, om te

laten zien hoe het zit.

De funderingsbalken liggen boven maaiveld en bepalen een strak stramien.

Een talud om de waterloop te sturen geeft tegelijk privacy.


A-A

B-B

N

11600

7400

situatie

9

6

7

8

begane grond

0 1 2 3 4 5

1e verdieping

langsdoorsnede

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

dakopbouw R C

6 m 2 K/W:

– golfplaat SAB 18/988, bevestigen met neopreenring

– tengels

– prefab dakelement:

– waterwerende en dampdoorlatende laag

– OSB 12 mm

– pir-isolatie 150 mm

– dampremmende laag

– OSB 12 mm

– rachelwerk

– binnenbeplating volgens afwerkstaat

– balk bij oplegging

– stalen spant volgens opgave constructeur HEA 200

overstek bo–ond:

– golfplaat SAB 18/988

– balken

– dubbele langsbalk

– rachel

– afwerkplaat watervast

isolatiemateriaal

dubbele randbalk 171x71 mm,

gemonteerd met afstandshouders

triple glas

stalen spant HEA 200

houten balk zichtzijde RAL 9004

wandopbouw R c

4,5 m 2 K/W:

– houten gevelbekleding

– geventileerde rachels 19 mm

– dampremmende waterkerende folie

– multiplex 12 mm

– HSB wand 235 mm met isolatie 220 mm

– binnenbeplating 12 mm

aluminium lekdorpel

stalen plaat met aangelaste hoek

aangelaste U platen

koker 60x40 mm tussen balken, met bouten verbonden

rand afkitten (er wordt geen plint toegepast)

vloeropbouw R c

6 m 2 K/W:

– gevlinderde dekvloer met vloerverwarming

– geïsoleerde kanaalplaatvloer

– stalen L-profiel

– Plaka thermische onderbreking 25 mm

– betonnen funderingsbalk

stalen ligger

2xingestorte M20

thermobreak alleen bij kolommen

krimpvrije mortel bij overige aansluitingen

Hody staalplaat-betonvloer, golfplaat in aanzicht

beton gewapend prefab geharkt dekkingen

stalen kokers 60 mm gelast aan funderingsbalk

stalen T140-profielen gelast aan kokers

wandopbouw R c

4,5 m 2 K/W:

– houten gevelbekleding

– geventileerde rachels 19 mm

– dampremmende waterkerende folie

– multiplex 12 mm

– HSB wand 235 mm met isolatie 120 mm

– dampremmende laag

– binnenbeplating 9 mm

– buitenplaatkast

kozijnloosglas: triple glas gelijmd op houtenstijl

achterzijde zwart geschilderd, zwart gekit

5

pv panelen

daklicht

+5543

1

2

veranda

4

3

+0

–900

1500 7400 2700

doorsnede A-A

doorsnede B-B


125x40

1

5543

1

detail 5

Geen boeibord of daktrim; gevel en dak zie

2

3

4

je net niet tegen elkaar aan lopen.

detail 1

1

detail 6

3803

7

8

1

6

5 6

detail entree in verband met afvoer

hemelwater naar de zijkanten

9

5

De buitendekken zijn van beton op een staalplaat.

Die rust op houten moeren kinderbalken, geoptimaliseerd

naar handelsmaten. Je detail mag 7 zien hoe het

in elkaar zit.

10

720

131 x34

detail 7

detail 2

11

8

+0

13 14

detail 8

190

detail 3

12

212 200 70

15 16

784

600

detail 9

detail 4

17

18

+0

8

19

180

–900

20

120

Behalve boven de trap

is er geen goot. Regen

stroomt als watergordijn

het dak af.

75

21

22


Slanke kokers omdat ze sec het overstek dragen.

De spanten zijn vormvast. Loodrecht op hun vlak zorgt een verband in de middenwand voor de stabiliteit.

Kopgevels en ‘binnenhuis’ zijn gemaakt in hsb.

delijk begrensd. Een apart, tamelijk gesloten

huis binnen de omhulling geeft de nodige

beschutting voor slapen en werken, verder

kijk je van overal uit over het terrein. ‘Voor

deze bewoners heel belangrijk.’

Overgang

De ruigheid van terrein en de elementen hebben

veel invloed op het ontwerp, aldus de architect:

‘Je waait daar weg of zakt tot je enkels

in de modder.’ Daarom komt de woning wat

hoger, waarbij de vloer naar buiten aan beide

langskanten is doorgezet. Het landschap

loopt visueel en bijna ook letterlijk onder de

constructie door. Zelfs de buitentrap raakt

niet het maaiveld.

Dat dek dient tegelijk om de overgang tussen

binnen en buiten zo geleidelijk mogelijk te

maken – op het verwarrende af. Waar begint

‘buiten’ precies, bij de rand van het dek met

de slanke kolommen, bij de glazen gevel of de

spanten daarachter, bij het gesloten ‘binnenhuisje’,

of toch bij die kas? ‘Deze geleidelijke

overgang geeft een soort buffer naar de

buitenwereld zonder het contact daarmee te

verliezen’, licht Van Assche toe. De twee kopgevels

zijn wel zo goed als dicht en duidelijk

plaatsvast. Dat geeft de woning een duidelijk

richting en gerichtheid.

Stapelen

De opbouw van gevels, vloer en dak doen een

beetje denken aan zelfbouw. Veel lijkt direct

van de bouwmaterialenhandel te komen en

met minimale bewerking of afwerking in

elkaar gezet. Wat je ziet is bijna een exploded

view van onderdelen, elke opsmuk ontbreekt.

Maar schijn bedriegt: het is bestudeerde

nonchalance, alles is zorgvuldig overwogen.

Meintje Delisse, projectarchitect bij het

bureau licht toe hoe dat zit. ‘We willen laten

zien wat bouwen in essentie is: stapelen van

materialen. Normaal wordt dat weggewerkt

maar wij laten die bekleding en afdeklatjes

waar mogelijk weg.’

‘Deze opdrachtgever heeft plezier in zo’n aanpak,

want die weet hoe je bouwt en vindt het

leuk om te zien hoe het in elkaar zit’, gaat ze

verder. ‘Maar er zit ook een principiële vraag

achter. Gebouwen moeten over een aantal

jaren ook weer makkelijk uit elkaar te halen


Projectgegevens

Locatie Hannah Arentweg 136, Almere • Opdracht particulier • Architectuur Bureau Sla, Amsterdam • Constructief ontwerp Ingenieursbureau Sabo, Leiderdorp • Uitvoering Van den Dool

Bouw, Leerdam • Staalconstructie Bentstaal, IJsselstein • Data opdracht september 2017, start bouw december 2019, oplevering september 2021 • Bouwkosten ca. 430.600 euro • Fotografie

Jeroen Verrecht

Technische gegevens

Hoofdafmetingen vloeroppervlak 145 m 2 , verdiepinghoogte 2.65 m bruto t/m vliering, 2.40 m netto (tot vliering), 4.970 m netto tot nok, nokhoogte 5.54 m • Draagconstructie profielen HEB,

conservering poedercoat • Dak hout • Vloeren kanaalplaat • Gevels hout en glas

Het dak boven de binnenruimte is gemaakt van prefab dakelementen.

Het plafond, binnen en buiten gelijk, ligt op klossen op de spanten.

zijn om de materialen goed te kunnen recyclen.

We zoeken hier naar een vormvocabulaire

voor deze nieuwe eisen van circulariteit.’

Spanten

Voor de draagconstructie blijken stalen spanten

de logische keuze. Voor uitzicht naar beide

kanten, indelingsvrijheid, een afleesbaar

ritme in gevel, dak en vloerbalken, en de gewenste

visuele ontkoppeling van bouwdelen.

De spanten staan op weloverwogen afstand

van de houten puien; op dezelfde manier

schiet het dak ook net over de spanten heen.

En voor de spanten zijn walsprofielen de

logische keuze. ‘Je mag aan de vorm zien

dat het staal is. De kleur is zo gekozen dat

ze nadrukkelijk geen onderdeel worden van

de pui maar niet zo donker dat ze het beeld

zouden domineren.’ Aan de afmetingen van

de profielen kan je zien dat het ‘de sterke jongens

zijn die het geheel dragen’, zoals Delisse

het uitdrukt. Daarmee komen de spanten

nadrukkelijk in het zicht en zo ook in het

uitzicht.

In het zicht komen is juist niet de bedoeling

met de kolommen onder het overstek buiten;

dat zijn zo slank mogelijke kokers. ‘Die concurreren

op die manier niet visueel met de

spanten binnen, omkaderen de terrasruimte

op een mooie manier en belemmeren het

uitzicht minimaal’, zegt Delisse. De kokers

kunnen zo slank omdat ze alleen het overstek

hebben te dragen. Visueel loopt het dak in

die overstekken ononderbroken door maar

constructief zijn de overstekken als het ware

tegen het volume aangebouwd. Wat de detaillering

opvallend eenvoudig maakt.

Plaatmaten

Kopgevels en ‘binnenhuis’ zijn gemaakt in

houtskeletbouw. Op plaatmaten ontworpen;

zelfs de maten van de gevelopeningen volgen

uit die plaatmaten. Hetzelfde geldt voor het

plafond en veel andere, minder in het oog

springende delen. Dat alles om het zaagverlies

te beperken – en duidelijk te laten zien

dat met die inzet goede ontwerpen zijn te

maken. •

* P. van Deelen, ‘Schaalvoordeel en vrij indeelbaar’,

Bouwen met Staal 259 (oktober 2017), p. 24-27.


VRAAG & ANTWOORD 402-405

De commissie van Vraag & Antwoord: ir. G.E. van Beek – Telfort • dr.ir. A.F. Hamerlinck – Bouwen met Staal en Adviesbureau Hamerlinck • ing. J.T. van de Kerkhof – Hexacon Structures •

ir. P. Lagendijk – Aronsohn Raadgevende Ingenieurs • ing. M.B.J. van Odenhoven – Staalbouwkundig Adviesburo van Odenhoven • ing. M.C. Pauw – Bouwen met Staal •

dr.ir. N.P.M. Scholten – Stichting Expertisecentrum Regelgeving Bouw • prof.ir. S.N.M. Wijte – Adviesbureau ir. J.G. Hageman en TU Eindhoven • ir. A. de Witte – WSP

402. Gegarandeerde sterkte

hergebruikt staal

Op onder andere duurzaaminstaal.

nl lezen we dat 16% van het balkstaal

weer als balkstaal wordt

hergebruikt, overig staal wordt

omgesmolten. We zijn benieuwd

hoe staal hergebruikt kan worden

aangezien er geen garantie meer

op de draagkracht wordt gegeven

en hoe de kwaliteit van het her te

gebruiken staal invloed heeft op

de producten.

Lt

a) Bolt in threaded through hole

b) Bolt in threaded blind hole

Figure 5.10 – Engagement lengths for bolt in threaded blind and

threaded through hole

Lt

belast zal gaan worden, heeft

direct te maken met de gekozen

sterkteklasse van de (tap)bout.

Bovenstaande betekent dat de minimale

inschroefdiepte bij getapte

gaten afhangt van:

– de sterkteklasse van de bout die

gebruikt wordt;

– de afschuifsterkte van het

materiaal waarin de schroefdraad

getapt wordt.

(Bron: John Vrinds, Fascinating

Fastening Facts nr. 9)

Sinds 2014 is een Declaration of

Performance (DoP) voor balkstaal

dat in de handel wordt gebracht.

verplicht. In deze DoP, die afgegeven

wordt door de fabrikant, wordt

materiaaleigenschappen (o.a. de

vloeigrens) gegarandeerd met een

bepaald niveau. Dus de vloeigrens

van S235 is daadwerkelijk ook

minimaal 235 N/mm 2 . De constructeur

en staalbouwer werken

hiermee en hoeven zich geen

zorgen te maken over de kwaliteit

van het staal.

Bij hergebruik dat al in de handel

is mag geen CE-markering worden

aangebracht omdat het reeds in de

handel is en de geharmoniseerde

norm daarop niet van toepassing

is, maar dit wordt momenteel nog

juridisch uitgezocht.

Hoewel de sterkte van staal niet

afneemt in de tijd, is men toch

benauwd om hergebruikt balkstaal

toe te passen vanwege het gebrek

aan een DoP van de staalfabrikant

die de verantwoordelijkheid neemt

voor de kwaliteit.

Om dit probleem op te lossen en

hergebruik van balkstaal te faciliteren,

is de organisatie Bouwen

met Staal met NEN een Nederlands

Technische Afspraak (NTA)

‘Hergebruik stalen constructieve

elementen’ gestart die richtlijnen

gaat geven.

Table 5.8 – Minimum thread engagement lengths L t

to bolt diameter d ration

for bolts M12 to M36.

Steel grade/Bolt

property

L t

/d for steel of grade

403. Boutdiameters en

tapgaten

Zijn er minimale dieptes in relatie

tot boutdiameters met betrekking

tot tapgaten. Daarover is niks

terug te vinden in de Eurocode.

Binnenschroefdraad zal bij

overbelasten afschuiven; dat geldt

(meestal) voor de schroefdraad

van moeren, maar zeker ook voor

de schroefdraad van getapte

gaten. De sterkte van de binnenschroefdraad

hangt dus af van de

afschuifsterkte van het materiaal,

waarin de schroefdraad getapt is.

Welke sterkteklasse moer gebruikt

moet worden bij een bepaalde

sterkteklasse bout is duidelijk

aangegeven in EN ISO 898-2. Bij

het gebruik van zogenaamde

volbelastbare moeren, waarvan de

hoogte > 0,8d is, moet het eerste

getal van de sterkteklasse van

de bout overeenkomen met de

sterkteklasse van de bijbehorende

S235 S355 ≥ S460

4.6 1,00 1,00 1,00

5.6 1,02 1,00 1,00

8.8 1,34 1,11 1,06

10.9 1,58 1,26 1,19

moer. Boutklasse 10.9 moet dus

gecombineerd worden met moer

klasse 10; boutklasse 8.8 met moer

klasse 8. Vuistregel hierbij is dat

het in het algemeen is toegestaan

om moeren van een hogere klasse

te gebruiken in plaats van moeren

met een lagere klasse. Een bout in

klasse 10.9 mag dus wel gecombineerd

worden met een klasse 12-

moer, niet met een klasse 8-moer.

Bij het toepassen van (tap)bouten

in getapte gaten doen zich situaties

voor dat de tapgaten aangebracht

zijn in materialen waaraan

geen genormaliseerde sterkteklassen

zijn toegekend zoals bij

moeren. De voor moeren geldende

hoogte > 0,8d geldt dus niet voor

de inschroefdiepte bij getapte gaten.

Indien de binnenschroefdraad

zwaar belast zal gaan worden, zal

er voldoende schuifsterkte aanwezig

moeten zijn; de schroefdraad

zal dus voldoende diep moeten

zijn. Of de schroefdraad zwaar

Hieronder is een tabel met minimale

schroefdraadlengten L t

van

tapgaten weergegeven. Een sterk

voorbehoud moet worden gemaakt

bij het gebruik van de tabel omdat

die nog in bewerking is. In de

herziene NEN 1993-1-8 gaat deze

tabel verschijnen waarbij waarschijnlijk

een kolom voor S275 is

toegevoegd. In de figuur onder de

tabel is te zien dat bij doorgaande

tapgaten L t

gelijk is aan de plaatdikte

waarin geschroefd wordt.

De Nationale Bijlage kan volgens

opmerking 1 een specifieke methode

beschrijven voor het berekenen

van de inschroefdiepte en volgens

opmerking 2 kan de Nationale

Bijlage andere waarden aangeven

bij het gebruik van tabel 5.8. Op

dit moment is het de verwachting

dat geen nationale invulling wordt

gegeven aan opmerking 1 en/of

opmerking 2.

Vóór het verschijnen van de

tabel in de Eurocode kon zonodig

gebruik worden gemaakt van tabel

9 uit de Technische Informatie van

Fabory die is gebaseerd op VDI

2230 blad 1 (Systematic calculation

of highly stressed bolted joints;

joints with one cylindrical bolt). De

tabel 5.8 uit de Eurocode is conservatiever

dan tabel 9 omdat de

verlangde inschroefdiepte groter

is. Zo is voor een klasse 8.8-bout in

S235 een 34% grotere inschroef-


Tabel 9. Aanbevolen minimale inschroefdiepten bij blinde gaten.

Sterkteklasse 8.8 8.8 10.9 10.9

Schroefdraad < 9 ≥ 9 < 9 ≥ 9

fijnheid d/p

AlCuMg 1 F40

GG-22

St37

St50

C45V

1,1d

1,0d

1,0d

0,9d

0,8d

1,4d

1,2d

1,25d

1,0d

0,9d

-

1,4d

1,4d

1,2d

1,0d

d = nom. afmeting

P = spoed schroefdraad

diepte (plaatdikte) benodigd. Na

publicatie van de herziene NEN-

EN 1993-1-8 wordt geadviseerd

onderstaande tabel niet meer toe

te passen.

404. Kust

Ik heb een vraag over het begrip

‘kust’ in het geval van wind. De

meningen lijken daarover verdeeld

bij verschillende organisatie

met verschillende tekeningen.

In de (Nationale Bijlage van de)

Eurocode ontbreekt ook een

afbeelding met de windgebieden,

waardoor in de praktijk discussie

ontstaat over wanneer iets

als kust of als onbebouwd moet

worden beschouwd. In de oude

Nationale Bijlage stond overigens

wel een afbeelding, Kunnen jullie

daar uitsluitsel over geven?

U haalt twee zaken door elkaar.

1. Indeling in windgebieden I, II

en III.

2. Toekenning van terreinruwheid

en daarmee de bijbehorende stuwdrukprofielen:

kust, onbebouwd,

bebouwd.

In de Nationale Bijlage uit 2019 bij

NEN-EN 1991-1-4 + A1 + C2, 2011

is de procedure beschreven hoe u

bepaalt of u met kust, onbebouwd

dan wel bebouwd moet rekenen.

Dat staat los van het wel of niet

aanwezig zijn van een kaart. Die

is niet nodig om dat te kunnen

bepalen.

405. Kniklengte met verschillende

buigstijfheden

Het gaat om de toetsing van

damwanden op knik. Dit doet zich

geregeld voor bij damwanden

die met groutankers (schuine

ankers) gesteund zijn. Wanneer

deze damwanden langer dienen

te functioneren, dan wordt het

damwandstaal aangetast door

corrosie. De mate van aantasting

wordt bepaald door de zone

waarin de damwand zich bevindt.

Als deze zich in de zuurstofrijke

zone van de bodem bevindt, dan

is de aantasting doorgaans groter.

Als deze zich dieper bevindt, dan

is deze relatief klein te noemen.

Dan kan het voorkomen dat je

bij de toetsing van de damwand

op knik een ‘knikstaaf’ hebt met

twee verschillende zones van

buigstijfheid.

Toetsing van damwand op knik

geschiedt doorgaans volgens

NEN-EN 1993-5, paragraaf. 5.2.3.

De rekenregels in deze formules

gaan echter uit van een prismatische

doorsnede (één waarde

van de buigstijfheid over de hele

systeemlengte). We hebben echter

te maken met twee zones van

buigstijfheid. Zijn er rekenregels

die aangeven hoe om te gaan met

deze situatie?

Deze vraag hebben we voorgelegd

aan de Technische Commissie

8 – Stabiliteit. Zij geven aan dat in

de Nationale bijlage bij Eurocode

1993-1-1 in artikel NA.4 rekenregels

worden gegeven bij een kniklengte

met verschillende buigstijfheden.

Daarbij moet wel worden

gecontroleerd of er geen sprake is

van doorsnedeklasse 4, omdat er

dan een andere rekenmethodiek

dient te worden gevolgd. Verder is

er relevante informatie te vinden

in het boek Roark’s Formulas for

Stress and Strain.


Analysis and design of steel structures for buildings

according to Eurocode 0, 1 and 3

Steel Design

series

Steel Design 1

H.H. Snijder

Structural basics

Steel Design 1

prof.ir. J.W.B. Stark

H.M.G.M. Steenbergen

Staal-beton verbindingen

Behaviour of connections in steel structures and design of mechanical

fasteners and welds according to Eurocode 3

Steel Design 3

Connections

Maatschap Stark en emeritus-hoogleraar Staalconstructies TU Delft,

Faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen

ing. R.J. Stark

Maatschap Stark en Ingenieursbureau SmitWesterman

Steel Design 3

J.W.B. Stark


Fire safety and fire resistant design of steel structures for buildings

according to Eurocode 3

Steel Design 2

Fire




ing. R.J. Stark


Analysis and design of composite steel and concrete structures

for buildings according to Eurocode 4

Steel Design 4

Composite

structures




ing. R.J. Stark


Steel Design 4

A.F. Hamerlinck


Steel Design 2

J.W.B. Stark

R.J. Stark


Analysis and design of bolted and welded connections in steel frames

and in tubular structures according to Eurocode 3

Steel Design 5

Joints

J.W.B. Stark

J. Wardenier


Steel Design 5

Education and high quality textbooks are crucial

to developing an interest in steel structures and

their benefits for clients, architects and designers.

However, despite the need to inspire the industry’s

next generation, many textbooks on steel

struc tures are commissioned on a low budget,

resulting in material that lacks imagination and

tends to feature, at best, moderate illustrations.

These textbooks are usually intended for high

school and university level students, as well

as designers who are not yet specialised in

steel and steel construction. Therefore, it is vital

that lecturers have access to up-to-date books

that offer clear and concise expla nations, while

inspiring readers about the possibilities of steel

through beautiful graphics and images.

Steel Design is a set of English textbooks translated

from the original Dutch that are based on

the EN version of Eurocode with differences in

nationally defined parameters included in an

annex. These textbooks are intended for highschool

and university level students. The content

is applicable to designers who are not specialised

in steel and steel construction.

See https://publicaties.bouwenmetstaal.nl/?p=all

for more detailed information on Structural basics,

Fire and other textbooks of Bouwen met Staal.

World Steel Association

worldsteel has supported the development of

study material related to steel in construction since

2018. This allows future architects and designers

to take advantage of steel products and their

features that support designs that meet the

circular economy principles.

A separate opt-in programme has been developed

called 'constructsteel.org' and is able to be

joined by steel producers and construction industry

related organisations upon application.

This programme focusses on the construction

market sector exclusively to promote steel and

steel products. Please see www.worldsteel.org

and www.constructsteel.org for further details

about the steel industry and specifically the

construction market.

NEDERLANDSE OPEN STUDENTEN STAAL-PRIJS 2022

En nu in het Dutch

De DOSS Award (Dutch Open Student

STEEL Award) is de jaarlijkse internationale

prijs voor masterstudenten

civiele techniek aan technische

universiteiten wereldwijd, die dit keer

in april voor de tweede keer werd

gehouden. Er is een website, er is een

ceremonie (online), en gezien de globale

reikwijdte is de voertaal Engelstalig.

We breken met een prille traditie

door de winnaars en genomineerden

aan de lezer voor te stellen in het Nederlands.

De afstudeeronderwerpen

geven een blik op actueel onderzoek.

Van de redactie.

De prijs, geïnitieerd door de TU Delft en

Bouwen met Staal, belooft erkenning en

waardering aan afstudeerprojecten waarin

de kenmerken en voordelen van staal voor

constructieve toepassing tot uiting komt.

Deelnemende projecten kunnen zowel

betrekking hebben op het constructeursvak

of onderzoek wellicht op productontwikkeling

of een combinatie daarvan. In zoverre

verschilt deze prijs niet van de uitgebreidere

studentenSTAALprijs, waarvoor 15 augustus

2022 het afstudeerwerk moet zijn ingeleverd.

Online

Dit jaar viert de DOSS Award haar tweede

editie met 23 inschrijvingen van masterstudenten

die tussen 1 maart 2021 en 1 maart

2022 zijn afgestudeerd. Uit deze 23 inschrijvingen

heeft de internationale vakjury zes

genomineerden aangewezen. De winnaar(s)

van de eerste prijs wordt of worden beloond

met 2.500 Euro, de winnaars van de tweede

prijs met 1.250 Euro.

De jury beoordeeld alle projecten op de

doelstellingen en ambities, originaliteit en

esthetiek, creativiteit en vindingrijkheid, degelijkheid

en relevantie voor civieltechnische

kennis en praktijk, en (slimme) toepassing

en prestaties. De jury let in het bijzonder op

projecten die een aanzet geven tot innovatieve

en duurzame toepassing van staal.

Tijdens de online ceremonie – donderdagmiddag

21 april 2022 – heeft elk van de

zes finalisten een persoonlijke toelichting

gegeven op hun afstudeerwerk. Na afloop

van alle presentaties heeft de jury de winnaar

bekendgemaakt. Naast dit juryoordeel kon

het publiek ook zijn/haar voorkeur voor één

van de zes genomineerden kenbaar maken.

Het project dat de meeste publieksstemmen

krijgt, werd uitgeroepen tot publiekswinnaar

DOSS Award 2022.

Trends

De DOSS Award 2021 Ceremonie is ‘meer

dan een ceremonie’, want de organisatie heeft

ook een zekere zendingsdrang om de masterstudenten

voor het ‘staalvak’ te willen behouden.

De presentaties van genomineerden

en winnaars gingen vergezeld van visies op

de komende staalconstructiemarktontwikkelingen

door Severfield, een schets van trends

in moderne staalconstructieproductie door

Voortman Machinery en een groepsinterview

met jonge professionals van ArcelorMittal,

Zeman en Severfield over hun ervaringen en

drijfveren in hun nieuwe beroepsuitoefening

met staal.

De DOSS Award wordt ondersteund door

SNS (Samenwerkende Nederlandse Staalbouw),

ECCS (European Convention for

Constructional Steelwork), Severfield, Zeman,

Voortman Steel Group en Steel Design Series.

Genomineerden en winnaars

• Hagar El Bamby, Experimental and numerical

investigations on the structural performance

of mild and high strength steelwelded

RHS X-joints | publiekswinnaar.

• Mantas Konstantinos, Design optimization

of steel structures for nethouse system.

• Maxime Vermeylen, Robustness of steel

structures - study of the applicability of innovative

methods on real structures.

• Minze Zhang, Topology Optimisation of

Beam-to-Column Joints for Additive Manufacturing.

• Nils Rittich, Numerical investigations of

preloading procedures of bolted assemblies |

winnaar.

• Stefan Megnet, Influence of the

strain-hardening on the bending strength and

rotation capacity of welded I-section beams |

winnaar.


VERBINDINGEN IN HOGESTERKTESTAAL

Experimental and numerical investigations on the structural performance of mild and high strength steel welded RHS X-joints

Hagar El Bamby, TU Delft | publiekswinnaar

Kokerprofielen van hogesterktestaal

(HSS) in S460 tot en met

S700 worden steeds concurrerender

in constructies met grote

overspanningen. Met kleinere

wanddiktes wordt gewichtsbesparing

bereikt en dat heeft

voordelen voor de productie, het

transport en de constructieve

prestaties. Bovendien heeft de

toepassing van HSS een positief

effect op de CO 2

-uitstoot.

Gebrek aan experimenteel bewijs

wordt genoemd als een van de belangrijkste

redenen om in de herziene

versie van EN 1993-1-8 vrij

pessimistische materiaalfactoren

voor te stellen voor ontwerpen in

buisvormige verbindingen. De herziene

versie, gepubliceerd in 2020,

beveelt materiaalreductiefactoren

aan voor verbindingen van staal

met een vloeigrens groter dan

460 tot 700 MPa, in het bereik van

0,9 tot 0,8. In dit proefschrift werd

het gedrag van X-verbindingen in

S355, S500 en S700 experimenteel

en numeriek onderzocht, en werden

de voorgestelde materiaalreductiefactoren

besproken.

Vijfvoudig gelaste X-verbindingen

met rechthoekige doorsneden

werden belast in Stevin Lab II,

TUD. Bovendien zijn het basismateriaal

en de gelaste monsters

getest om de spanning-rekrelatie

van het basismateriaal, de las en

de Hitte Beïnvloede Zone (HAZ) te

verkrijgen. Op basis van de testresultaten

werd de eindige-elementensoftware

ABAQUS gebruikt om

de X-verbinding te modelleren en

om het beperkte aantal experimenten

aan te vullen.

Verder werden de resultaten van

een parametrische studie gepresenteerd

waarin de effecten van

drie parameters: de vloeigrens, de

parameter β (verhouding tussen

de breedte van het schoorelement

(diagonaal) en die van de regel)

en de dikte van de regel werden

onderzocht om hun invloed op

de structurele prestaties van

X-verbindingen te analyseren.

De volgende eigenschappen zijn

onderzocht: sterkte, stijfheid, vervormbaarheid

en bezwijkgedrag.

Tot slot is de toepasbaarheid van

de reductiefactoren in EC 3, deel

1-8, voor S500 en S700, geëvalueerd.

De sterkte van de verbinding,

uit de testen en de numerieke

simulatie, werden vergeleken met

de weerstand volgens EN 1993-1-8

zonder materiaalreductiefactoren.

Het blijkt dat de weerstand steeds

conservatiever wordt voor RHS

(rechthoekige profielen) X-verbindingen

met een kleine verhouding

tussen schoor en regelbreedte (β

< 1). Daarom wordt voorgesteld de

reductiefactor te versoepelen, dat

wil zeggen 1,0 voor S500 en S700.

Voor verbindingen met β =1 is de

weerstand zonder de reductiefactor

niet conservatief, maar wordt

conservatief wanneer de reductiefactor

wordt toegepast voor S500.

Voor S700 werd vastgesteld dat

de materiaalreductie in HAZ een

significante invloed heeft op de

sterkte en vervormbaarheid van de

verbinding. Het is daarom noodzakelijk

rekening te houden met

de materiaalreductie in HAZ om

tot een veilig ontwerp te komen.

Geconcludeerd wordt dat de materiaalreductiefactoren

noodzakelijk

zijn voor HSS RHS X-verbindingen

met β = 1. Met dien verstande dat

de conclusies over de materiaalreductiefactor

gebaseerd zijn

op de experimentele testen en

op de numerieke simulatie van

RHS stuikgelaste X-verbindingen

binnen een specifiek bereik van

geometrische parameters.


SNEEUWACCUMULATIE

Design optimization of steel structures for nethouse systems

Mantas Konstantinos, National Technical University of Athens

Dit onderzoek betreft een

geïntegreerde voorziening in

trekconstructies voor de tuinbouw

die overbelasting door sneeuw

voorkomt.

Netkassen zijn lichtgewicht stalen

constructies om de tuinbouwproductie

te beschermen tegen

(hinderlijke) klimaatinvloeden.

De netkassen, een trekconstructie

van kolommen, spankabels

en netten, maken een opgang

binnen Europa, maar er zijn nog

geen Europese of internationale

ontwerpnormen voor netkassen;

het ontwerp volgt uit empirische

gegevens. De zwakke punten zijn

met name de bepaling van de

doorlaatbaarheid van winddruk en

het ontbreken van informatie over

het (on)vermogen van dergelijke

constructies om aanzienlijke

sneeuwlasten te dragen. Hierdoor

is het merendeel van de gerealiseerde

netkassen ofwel onveilig

ofwel overgedimensioneerd.

Doel is te onderzoeken of netkassen

kunnen worden gebouwd in

gebieden waar grote sneeuwlasten

voorkomen. Het statisch

gedrag van netkassen werd

onderzocht en door een holistische

parametrische en vergelijkende

analyse is de invloed van

constructieve ontwerpparameters

(voorspanning van de kabels,

helling van de kabels) vastgesteld.

Ook zal een netkas onder sneeuwbelasting,

zonder ondersteuning

door een kostbare constructie,

ontworpen (moeten) worden met

een voorziening om veilig van de

overbelasting af te komen.

Nadat een noodvoorziening is

bedacht, zijn numerieke modellen

ontwikkeld om het belastingniveau

te voorspellen, waarbij

verschillende configuraties van de

componenten zijn onderzocht.

Om de werkelijke bezwijkbelasting

van de slanke stalen trekconstructie

te voorspellen, is een niet-lineaire

analyse uitgevoerd. De voorspelling

van vooral in welke mate

kabels in het statische systeem

zijn betrokken, is namelijk een opvallend

sterk niet-lineair verschijnsel.

Instorting kan optreden door

overschrijding van de spanningen

boven de materiaalcapaciteit,

ofwel materiële niet-lineariteit. Of

door knikken, door sterke toename

van de vervorming bij een kleine

toename van de belasting, ofwel

geometrische niet-lineariteit.

De noodvoorziening moet uit

verschillende componenten

bestaan en de werking ervan

moet zo eenvoudig mogelijk zijn.

Het mechanisme moet kunnen

vervormen naarmate de belasting

toeneemt en de geaccumuleerde

belasting automatisch, zonder

menselijke handelen, kan afvoeren

voordat een bepaalde grenswaarde

overschrijdt. Zo is de ‘flexibele

pijp-clip’-verbinding ontstaan.

Om het statische gedrag van het

mechanisme te onderzoeken,

zijn twee verschillende eindige-elementenmodellen

in Ansys

gemaakt. De basisaanname van

het eerste model is dat het verbindingsmiddel

als vormvast wordt

beschouwd om de weerstand

van de clip tegen ‘gapen’ direct

te kunnen beoordelen, terwijl het

tweede model een geavanceerd

contactmodel is.

Het resultaat is een constructieve

onafhankelijke voorziening zodat

de dragende delen niet hoeven

worden aangepast.


ROBUUSTHEID

Robustness of steel structures - study of the applicability of innovative methods on real structures

Maxime Vermeylen, Universiteit van Luik

In de huidige Eurocodes en normen worden algemene ontwerpaanbevelingen

gegeven voor robuustheid, maar deze zijn verre van bevredigend.

Hiermee wordt aangetoond dat de naleving ervan niet noodzakelijkerwijs

leidt tot voldoende robuuste constructies.

Dit is ook de reden waarom

onderzoek op dit gebied nog steeds

aan de gang is, met het oog op het

beheersen van de respons van constructies

bij uitzonderlijke gebeurtenissen

(calamiteiten). Dat moet tot

nieuwe praktijkregels leiden.

Dit onderzoek is uitgevoerd voor

een lopend Europees RFCS-project

getiteld ‘FailNoMore’. Er is een

staalconstructie gekozen, ontworpen

door een Duits ontwerpbureau

volgens de traditionele belastingen,

en beschouwd ten aanzien

van (a) het karakteriseren van

het gedrag wanneer het wordt

onderworpen aan een specifieke

uitzonderlijke gebeurtenis, zoals

het wegvallen van een dragend

onderdeel, en (b) het onderzoeken

van de efficiëntie van bestaande

robuuste ontwerpmethodes.

De staalconstructie bestaat uit die

overspanningen van elk 12 m, zes

traveeën van 8 m en 6 verdiepingen

van 4 m hoog. De constructie

is dus 48 m lang, 36 m breed en 24

m hoog. Een binnenkern, bestaande

uit omgekeerde V-steunen in

beide richtingen, wordt gebruikt

om de stabiliteit te verzekeren.

Om de horizontale krachten naar

de kern en de verticale krachten

naar de liggers over te brengen, is

op elke niveau een 20 cm betonnen

vloer aangebracht. De vloer

werkt onafhankelijk van de liggers,

met andere woorden, het is geen

samengestelde constructie. Er

wordt echter wel van uitgegaan

dat de vloer boven de liggers kip

van de liggers voorkomt. Bovendien

wordt uitgegaan van een

oneindig stijve staalconstructie in

het horizontale vlak.

In het model zijn kruisverbanden

in het horizontale vlak tussen de

kolommen aangebracht. De verbindingsstaven

hebben een zeer

hoge axiale stijfheid om te voldoen

aan de aanname van een oneindig

stijve constructie. Daartoe is het

oppervlak van de verbindingsstaaf

A = 0,1 m 2 (E = 2,1·10 8 Mpa).

Het ontwerp is met verschillende

methoden geanalyseerd. De numerieke

onderzoeken zijn uitgevoerd

met Finelg-software, om aan te

tonen dat de verbindingsmethode,

uit de Eurocode, geen robuuste

constructie garandeert bij het

wegvallen van een kolom. De constructie

met scharnierende verbindingen

is niet robuust genoeg

wanneer rekening wordt gehouden

met een tweede draagweg.

Met een analytische benadering is

aangetoond dat de constructie met

flexibele verbindingen robuust kan

zijn door de enkele parameters van

de constructie licht te wijzigen.

Conclusie: de komende jaren moet

de door de Eurocode voorgeschreven

verbindingsmethode

worden herzien. De benadering

is ontoereikend. Er moet duidelijk

worden gemaakt welke maatregelen

in welke type constructie

kan of moeten worden toegepast,

rekening houdend met levensduur.

Om numerieke studies te

bevorderen, moet in de Finelg-software

rekening worden gehouden

met flexibele verbindingen. Wat

de innovatieve methode betreft,

zijn enkele vereenvoudigende

veronderstellingen gemaakt, zoals

een zeer stijve ‘plaat’ die horizontale

verschuivingen voorkomt.

Volledige starre verbindingen is

een optie om andere configuraties

te beschouwen. Dit werk is alleen

gericht op het uitvallen van één

interne kolom. Een uitgebreidere

studie naar het uitvallen van

andere kolommen is te overwegen

voor voorgaande robuustheid van

de gehele constructie. Bovendien

was de gekozen belastingcombinatie

niet complex, aangezien hier

de ψ 2-

coëfficiënt lager is dan ψ 1

.


VERBINDINGEN

Topology Optimisation of Beam-to-Column Joints for Additive Manufacturing

Minze Zhang, Imperial College London

Zevenentwintig 3D-geprinte

stalen ligger-kolom verbindingen

geproduceerd via WAAM zijn

geëvalueerd en beoordeeld.

(a)

Door de beperkingen van een

3D-printer en het gebrek aan

inzicht in de eigenschappen van

het geprinte materiaal, loopt de

toepassing van Additive Manufacturing

in de bouw achter.

Ook het ontbreken van relevante

normen verhindert grootschalige

toepassing.

Tijdens het onderzoek werd de

invloed van de optimalisaties via

proefopstellingen onderzocht

door deze te vergelijken met

constructieve prestatievariabelen

tussen een benchmark-verbinding

(volgens de Eurocode) en geoptimaliseerde

verbindingen.

Hierna worden deze proefopstellingen

geclassificeerd in

‘onbelangrijk’, zoals het bestaan

van kolomverstijvers, en ‘belangrijk’,

zoals de maaswijdte en het

optimalisatiedoel.

De constructieve prestaties

worden beoordeeld met vijf

variabelen: de rotatiestijfheid

(S), het buigmoment (M y

) en de

rotatiehoek (θ y

) in het vloeipunt, de

buigmomentcapaciteit (M u

) en de

rotatiecapaciteit (θ u

).

Ongeacht de variatie van gewichten

in meerdere belastingcombinaties

(geval LC, SE en SEA), nemen

S, M u

, en θ u

toe met de toename

van het volume van het verbindingsdomein.

De verschillen van

deze gewichten kan een grotere

variatie in θ u

veroorzaken, terwijl

deze variatie leidt tot een onbeduidend

effect op S.

Vandaar dat het optimaliseren van

deze gewichten op zijn minst een

poging waard kan zijn om de vervormbaarheid

van de verbinding

te bevorderen. Door beoordeling

en vergelijking met de benchmark

werd de meest geoptimaliseerde

verbinding geïdentificeerd,

genaamd FJ-1013C-LC (H c

/L c

= 1.0,

genormaliseerd verbindingsontwerpdomein

= 1.3), omdat deze

verbinding de grootste vervormbaarheid

heeft met voldoende rotatiestijfheid

en momentcapaciteit.

In deze studie is de invloed van optimalisatieconfiguraties

op zowel

de geoptimaliseerde geometrie

van het ontwerp als de geoptimaliseerde

verbindingen voorlopig

beoordeeld. Uit de beoordeling

zijn twee strategieën naar voren

gekomen om verbindingen te optimaliseren.

De eerste is het optimaliseren

van verbindingen onder

meerdere belastinggevallen en het

(b)

optimaliseren van de gewichten

van deze belastingcombinaties.

Een andere strategie is het veranderen

van de lengte (L c

) en hoogte

(H c

) van het blauwe domein en het

optimalisatiedoel. De doeltreffendheid

van deze strategieën wordt

momenteel onderzocht.


VERBINDINGEN

Numerical investigations of preloading procedures of bolted assemblies

Nils Rittich, RWTH Aachen University | winnaar

Voor deze studie werd het effect

van verschillende parameters met

betrekking tot de spanning op de

schroefdraad geanalyseerd in

cyclisch belaste, voorgespannen

boutverbindingen.

In EN 1090-2 en de Nationale

Bijlage van EN 1993-1-8 worden

verschillende voorbelastingsprocedures

gegeven. Deze procedures

verschillen zowel wat betreft

de te bereiken voorspanning als

de aandraaicondities. Cyclisch

belaste boutverbindingen moeten

in principe 100% worden voorgespannen.

Het niveau van de voorspankracht

in Duitsland is gewoonlijk – afhankelijk

van de voorspanningsmethode

– 70 % van de vloeigrens ƒ y,b

(F p,C

*) of 70 % van de treksterkte

ƒ u,b

(F p,C

) van de bout. Tijdens deze

voorspanning wordt de verbinding

al aan hoge belastingen blootgesteld.

De resulterende draadspanningen

zijn vrijwel onmogelijk

experimenteel te bepalen.

Het doel van deze studie is dan

ook het uitvoeren van numerieke

analyses op enkelvoudige boutverbindingen

die worden onderworpen

aan verschillende voorspanningsprocedures

met variërende

aandraaicondities/-momenten. De

numerieke analyses maken een

gerichte evaluatie mogelijk van

de draadspanningen die ontstaan

tijdens het aanhalen van de verbinding.

Verschillende procedures

werden vergeleken en geëvalueerd

tot de bereikte voorspanningsniveaus

en de randvoorwaarden

tijdens het aanhalen.

In de analyse is aangetoond dat

er een lineair verband bestaat

tussen wrijvingscoëfficiënten en

voorspankracht. Momenteel is

onvoldoende voorspanning een

van de belangrijkste oorzaken

van voortijdige vermoeiingsbreuk

bij boutverbindingen. Aangezien

de experimentele bepaling van

de in een verbinding aanwezige

klemkrachten vaak om economische

redenen achterwege wordt

gelaten, leidt de voorspanning van

een verbinding vaak tot een ‘blackbox’-scenario

met onbekende

verbindingsparameters.

Op basis van het uitgevoerde onderzoek

kan de voorspanning van

een verbinding numeriek worden

bepaald zonder de noodzaak tot

experimentele testen. Dit kan

leiden tot een aanzienlijk langere

levensduur van voorgespannen

verbindingen en sterk bijdragen

tot een verzekerde prestatie van

deze verbindingen. De ‘gecombineerde

methode’ blijkt minder

gevoelig te zijn voor variatie van

systeemparameters en robuuster

in het bereiken van de vereiste

niveaus van de klemkrachten in de

onderzochte gevallen.

Daarom wordt deze methode

aanbevolen voor toekomstig

gebruik bij alle voorgespannen

boutverbindingen. De ‘aangepaste

torsiemethode’ wordt alleen

aanbevolen voor gevallen waarin

de voorspanning alleen bedoeld

is om de bruikbaarheid van een

constructie te vergroten, omdat

deze methode over het algemeen

gevoeliger is voor veranderende

parameters. De toepassing van

aanhaalvoorwaarden ‘buiten de

norm’ blijkt een aanzienlijk effect

te hebben op de spanning op de

schroefdraad. Aan die gevallen

moet dan ook bijzondere aandacht

worden besteed.


HOGESTERKTESTAAL

Influence of the strain-hardening on the bending strength and rotation capacity of welded I-section beams

Stefan Megnet, Swiss Federal Institute of Technology Zurich (ETH) Institute of Structural Engineering | winnaar

In dit onderzoek ligt de nadruk op

het experimenteel en numeriek

onderzoek van de buigweerstand

van gelaste I-profielen. Vier

soorten hogesterktestaal met

verschillend spanning-rekgedrag

werden vergeleken, waaronder

het nieuwe ‘slimfit-staal’.

Stresses [MPa]

Distance from centre of cross section - [mm]

700

600

500

400

300

200

100

0

0 10 20 30

Strains [%]

-120

-80

-40

0

40

80

120

S355J2N

S460M

S355M

S355M_SF

-600 -400 -200 0 200 400 600

Stresses [MPa]

θ = 1 ° θ = 3 ° θ = 5 °

θ = 7 ° θ = 9 ° θ = 11 °

Tot nu toe vond hoofdzakelijk

onderzoek plaats naar het rotatiegedrag

van hogesterktestaal.

In deze studie zijn de maximale

buigweerstand en het rotatiegedrag

van gelaste I-profielen in

vierpunts-buigproeven onderzocht.

Daartoe werden vier verschillende

staalsoorten getest met elk twee

verschillende dwarsdoorsneden.

Drie van deze staalsoorten zijn in de

handel verkrijgbaar met gangbare

sterkte. De vierde daarentegen

heeft een geheel nieuwe spanning-rekverhouding

met een sterk

uitgesproken verhardingsgedrag.

Dit nieuwe staal wordt in de handel

‘slim-fitstaal’ genoemd, aangeduid

met S355M-SF. Potentiële toepassingsgebieden

werden benoemd en

geëvalueerd voor dit nieuw warmgewalste

fijnkorrelige staalsoort.

Experimenteel onderzoek en een

eindig-elementenmodel werden

gekalibreerd en gevalideerd met

de resultaten. Met het FEM-model

moet het in de toekomst mogelijk

zijn realistische voorspellingen

te doen over het gedrag van de

onderdelen. In een volgende fase

werden deze resultaten vergeleken

met schattingsformules uit

de literatuur. Aangezien correcte

en exacte meetgegevens van

eenvoudige meetsystemen van

fundamenteel belang zijn, werd

een vergelijking gemaakt tussen

DMS- en DIC-meetgegevens.

Het doel is aan te tonen dat de

resultaten van de onderzochte

DIC-oppervlakken in overeenstemming

zijn met de gemeten waarden

van de rekstrookjes. Bovengenoemde

onderzoeken leidden tot

de volgende bevindingen.

1. Het nieuwe staalsoort bereikt

aanzienlijk hogere rotatiecapaciteiten

en momentweerstanden

dan de in de handel verkrijgbare

staalsoorten.

2. Een realistische prognose met

het FEM-model slaagt als het

imperfectiebeeld de eerste eigenfrequentie

aanneemt.

3. De overeenkomsten van de

experimentele gegevens met

de numerieke gegevens blijken

aanzienlijk beter te zijn dan die van

de literatuur.

4. De huidige indeling van doorsneden

volgens de norm leidt tot

een sterk conservatieve dimensionering

en dus tot een inefficiënt

Steel grade f y [MPa] f u [MPa] f u/f y [ - ]

S355J2N 393 537 1.37

S460M 543 593 1.09

S355M 507 562 1.11

S355M_SF 370 619 1.67

Distance from centre of cross section - [mm]

-120

-80

-40

0

40

80

120

-600 -400 -200 0 200 400 600

Stresses [MPa]

θ = 1 ° θ = 3 ° θ = 5 °

θ = 7 ° θ = 9 °

gebruik van materiaal.

5. Uit de vergelijking van de

gegevens van de rekstrookjes en

de DIC-metingen is gebleken dat

deze twee meetmethoden dezelfde

waarden voor de spanningen

opleveren en dat de DIC-meetmethode

een eenvoudige, correcte

evaluatie van de gegevens mogelijk

maakt.


Denk constructief,

denk aan ArcelorMittal e-steel !

e-steel.arcelormittal.com

GO

Bekijk ons gehele assortiment staal, rvs en aluminium

Login op e-steel.arcelormittal.com

Bestel 24/7

Creer je eigen account

Vindt uw producten vliegensvlug

U kunt uw bestelling afhalen of laten bezorgen

De kringloop van staal

voorkomt bouwen sloopafval

Alle windverbanden met een

handomdraai op spanning

Voordeel staalbouwer: snellere montage en

geen faalkosten of namontage.

Voordeel constructeur: eenvoudige detaillering

en zekerheid van direct schorende werking.

Vlieter 7, 8321 WJ Urk • Tel.: +31 (0) 527 699 976 • E-mail: info@wyli.nl

WWW.WYLI.NL


2022 17 VAN

Willems Anker: een sterke verbinder in staal, hout en beton!

Willems Anker, vast

en zeker!

Willems Anker BV

Waterstraat 24

6657 CP Boven-Leeuwen

Nieuwsgierig geworden naar onze verstelbare windverbanden?

Marcel van der Wielen vertelt u er graag meer over! Marcel is te bereiken via:

06-10903399 en mvdwielen@willems.nl of kijk op onze website

www.willemsanker.nl

ROTOCOAT HEEFT

U I T S T E K E N D E

GARANTIE-

VOORWAARDEN

Onze uitstekende garantie voorwaarden geven op

uw werk binnen de Benelux tot wel

3 0 JAAR GARANTIE op thermisch verzinken

Bent u benieuwd wat dit voor u betekent?

BEL ONS OP 085 044 27 27 EN MAAK EEN AFSPRAAK

of kijk op rotocoat.nl/garantievoorwaarden

1 5 JAAR GARANTIE op poedercoaten op

thermisch verzinkt staal

Vakblad Bouwen met Staal 287

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?