`As built'in ??n 3D-model6201272`As built'in??n 3D-modelLaatste plek Piet Heinkade gevuld met Piet Hein Buildings`As built'in ??n 3D-model 62012 731 Bouwdeel A van Piet Hein Buildings met opde voorgrond de uitkraging op as 13 en 14De ontwikkeling van de Piet Heinkade vormt de ruggengraatvan de zuidelijke IJ-oever in Amsterdam. Hier wordt hetCentraal Station verbonden met het nieuw ontwikkelde Ooste-lijk en Westelijk Havengebied. De kade tussen weg en waterbiedt nu plaats aan een lange strook met stedelijke gebouwenvoor wonen, werken en publieksfuncties. Al meer dan tien jaarzijn er plannen voor het invullen van de ruimte tussen dePassenger Terminal en Huys Europa. Nu er een investeerder isgevonden, wordt op deze laatste lege plek aan de oever hetproject Piet Hein Buildings gerealiseerd. Eind 2012 wordt hetproject opgeleverd.Piet Hein Buildings omvat vijf kantoorgebouwen met een totaleoppervlakte van 30 000 m2. Onder het hele gebouw komt eendubbele ondergrondse parkeergarage van 13 000 m2en aan dezijde van het IJ is een busterminal voorzien. Het complex heeftop straatniveau een grote hal voor touringcars (4000 m2). Dezehal bevat een buffercapaciteit voor de naastgelegen cruise-terminal.Boven deze hal, in een langgerekt bouwvolume van vier verdie-pingen, bevinden zich kantoren met zicht op het IJ. Aan destadzijde, in bouwblokken van negen lagen, staan in elkaargrijpende kantoorvolumes met uitzicht over de stad. Dehoogten van de bouwvolumes zijn afgestemd op naastliggendenieuwe en bestaande bebouwing aan de Piet Heinkade.De gevel van het gebouw wordt voor een belangrijk deel geken-merkt door prefab betonnen sandwichelementen met een uniekreli?f (foto 2). De elementen van het bouwdeel aan het IJ zijnvan groen gekleurd beton gemaakt. De elementen van hetbouwdeel aan de oostzijde hebben een geel buitenblad (foto 1).De gehele bovenbouw vanaf peil is inclusief de wapening enmontagevoorzieningen door de prefab-constructeur in ??n3D-model uitgewerkt. Gezien de complexiteit van het gebouwen de grote hoeveelheid aansluitingen was dit noodzakelijk omde constructieve veiligheid te kunnen waarborgen. Het3D-model had ook een belangrijke bijdrage aan het inzichtelijkmaken van de niet-alledaagse montagevolgorde ter plaatse vande uitkragingen.Constructief ontwerpInclusief het dek op de tweede verdieping is Piet Hein Buildingsopgebouwd uit zes bouwdelen (A t.m. F, zie fig. 3). Onder hetgehele bouw ligt een in het werk gestorte kelder op vibro- envibrocombinatiepalen. De beganegrondvloer is een bollenplaat-vloer. De bouwdelen van de gehele bovenbouw bestaan uit eenprefab-betonskelet met hierin in het werk gestorte betonnenonderdelen en een groot aantal stalen onderdelen. Het gebouwomvat in totaal 266 prefab sandwichelementen, 1059 overigeAan de Piet Heinkade ten oosten van het Centraal Station inAmsterdam wordt gebouwd aan een nieuw project: Piet HeinBuildings. Deze aantrekkelijke locatie was de laatste lege plek op dezuidelijke IJ-oever. Het project omvat 30 000 m2kantoorruimte, eenparkeerkelder en een busterminal. In dit gebouw zijn alle prefab-betonelementen, het staalwerk en de in werk gestorte natte knopeninclusief wapening volledig `as built' in ??n 3D-model ge?ngineerd.Hierdoor werd een kortere bouwtijd gerealiseerd en werdenpassingsproblemen op de bouwplaats en in de fabriek voorkomen.1ir. Eric van AlphenVeriCon BV`As built'in ??n 3D-model62012742 Sandwichgevelelement in prefab beton3 Plattegrond van de bovenbouw met zesbouwdelen4 Bouwdelen B en C worden op de vierde,zesde en achtste verdieping door middelvan stalen vakwerk-loopbruggen met elkaarverbondenBouwdeel F omvat het parkeerdek op niveau +2 en is tussen dediverse bouwblokken in gesitueerd. Het dek is opgebouwd uitkanaalplaatvloeren opgelegd op (prefab-)betonbalken.De stabiliteit loodrecht op de cijferassen wordt in bouwdeel Cverzorgd door twee U-vormige prefab kernen (fig. 3). Voor debouwdelen D en E zijn wanden op as P en F aanwezig. Op debovenste vier bouwlagen van bouwdeel A worden stabilise-rende prefab sandwichelementen op as H en de binnenwandenop as F meegenomen. Op de onderste lagen zijn op as H aanhet IJ vier stalen windverbanden in de gevel aangebracht,waarvan drie tussen as 1 en 9. Aangezien de wanden op as Fniet doorlopen onder de tweede-verdiepingsvloer, wordt dezekracht op dit niveau door schijfwerking overgebracht naar dewindverbanden op as H en de wanden op as P. Deze schijf-werking vindt, net als bij de rest van de vloeren, plaats door dewapening van de druklaag op de kanaalplaatvloer met hierineen aantal trekbanden. De tweede-draagwegberekening tenbehoeve van de robuustheid van het gebouw is conform deEurocode uitgevoerd en resulteert in extra horizontale en verti-cale trekbanden.De stabiliteit in andere richting (evenwijdig aan de cijferassen)wordt op de onderste lagen op de assen 2, 3, 6, 7 en 9 verzorgddoor stalen windverbanden (V-frames, foto 5). In deze richtingzijn in de bovenbouw stabiliserende prefab wanden aanwezig.De U-kernen van bouwdeel C zijn niet sterk en stijf genoeg.Stabiliteit van dit bouwdeel wordt verzorgd door samenwerkingmet bouwdeel A. Hiervoor zijn aan de kernwanden van bouw-deel C zogenaamde koppelkokers aangebracht. Deze koppel-kokers worden via een in het werk gestort vloerdeel in bouw-deel D en E ingestort (foto 6). De horizontaalkrachten wordenvia trekbanden in de vloer van deze bouwdelen afgedragennaar bouwdeel A. In deze koppelkokers treden grote krachtenop als gevolg van windbelasting. Hierbij zijn de horizontaal-krachten, als gevolg van het niet samenvallen van het zwaarte-punt van het (eigen) gewicht van bouwdeel A met het zwaarte-punt van de funderingspalen, opgeteld. Om deze laatstge-noemde krachten te minimaliseren, zijn de verbindingentussen bouwdeel A en C van de derde tot en met de zesdeverdieping pas aangestort nadat het gehele gewicht van bouw-deel A was aangebracht. Hierbij is rekening gehouden met destabiliteit in montagefase. Doordat de over te dragen krachtenop de tweede-verdiepingsvloer groot waren, zijn hierzogenaamde hamerstukken aan de stalen kokers gelast (in defabriek).Gebouw tussen as 9 en 13Het gebouw tussen as 9 en 13 is door de dilatatie in as 9constructief apart beschouwd. Bouwdeel B bevindt zich geheelin dit deel van het gebouw. Dit bouwdeel bestaat uit sandwich-prefab onderdelen (spouwbladen, wanden, kolommen, balken,platen, trappen en bordessen) en 370 stalen onderdelen.Gebouw tussen as 1 en 9Door de dilatatie in as 9 is het gebouw constructief gezien tebeschouwen als twee aparte delen. Eerst volgt een toelichtingvan het deel tussen as 1 en 9.Bouwdeel A (IJ-zijde) bestaat uit zes verdiepingen. De onderstetwee lagen beslaan de busterminal. Dit gedeelte bestaat uit eenkolommen- en balkenstructuur. Hierboven zijn dragende sand-wichgevelelementen aanwezig (d = 200 mm), waarop kanaal-plaatvloeren rusten. Door de grote kolomafstanden in debusterminal in relatie tot de bovenliggende prefab gevels zijnop de assen 2, 3, 6, 7, 10 en F op tweedeverdiepingsniveauboven de busterminal hoge in het werk gestorte betonbalkenontworpen (b x h = 700 x 2000 mm). Het complexe krachten-spel in de prefab gevels door de invloed van de onderliggendebalk in de montagefase is meegenomen bij het uitwerken vande wapening in de gevels.Bouwdeel C (stadzijde) is opgebouwd uit een negen verdiepin-gen hoog prefab-betonskelet met dragende gevels en kanaal-plaatvloeren. De prefab gevelelementen hebben een dikte van200 mm en een maximale breedte van 10,8 m. De kanaalplaat-vloeren worden op een nok aan de prefab wand opgelegd. Ditbouwdeel wordt op de vierde, zesde en achtste verdieping doormiddel van stalen vakwerk-loopbruggen verbonden met bouw-deel B (foto 4). De loopbruggen zijn aan ??n zijde gedilateerdopgelegd en zijn aangebracht nadat beide bouwdelen op hoogtewaren. Verder bevinden zich in dit bouwdeel twee hoge videsover de eerste drie verdiepingen. De stalen kolommen in devoorgevel hebben hierdoor een lengte van meer dan 11 m.Bouwdelen D en E hebben dezelfde totale hoogte als bouwdeelC en zijn nagenoeg identiek aan elkaar. Ook deze gebouwenbestaan uit kanaalplaatvloeren op prefab gevels. De gevel-elementen hebben een dikte van 250 mm.2`As built'in ??n 3D-model 62012 751HF2 3 6 7 9 10 13dilatatieDPKbouwdeel Cbouwdeel Fbouwdeel Abouwdeel F bouwdeel Bbouwdeel Dbouwdeel Ekoppelkokers koppelkokersloopbrugOmzetting in het werk gestort ? prefabDe kernen van bouwdelen B en C zijn in het oorspronkelijkontwerp in het werk gestort aangehouden. Door numeriekonderzoek is aangetoond dat omzetting van de in het werkgestorte kernen naar prefab elementen mogelijk was. Dit hadde voorkeur gezien de bouwsnelheid. Bij de kern vanbouwdeel B en C zijn vertandingen tussen de wanden aange-bracht (fig. 7). Voor de kern van bouwdeel B zijn daarnaast opeen aantal plaatsen natte knopen tussen de wanden benodigd.Doordat het uitgangspunt was dat de bredere onderbouw vande kernwanden samen moet werken met de bovenstaande kern,zijn nog enkele extra natte knopen aangebracht (betonsterkteC53/65).gevelelementen (d = 200 mm), een prefab stabiliteitskern(d = 400 mm), uitkragende ge?ntegreerde vloerdragende stalenHE700B-liggers, stalen SFB-liggers en stalen en betonnenkolommen. De vloer is opgebouwd uit 260 mm dikke kanaal-plaatvloeren met gewapende druklaag.De stabiliteit van bouwdeel B en A (tussen as 9 en 13) evenwij-dig aan de cijferassen wordt volledig verzorgd door de prefabkern van bouwdeel B. In de andere richting werken de wandenop as F (vanaf dak tot aan de tweede verdieping) en de wanden(en het windverband) op as H mee. Net als bij het deel tussenas 1 en 9 gaat windbelasting uit as F via de druklaag van detweede verdieping naar de kern en het windverband op as H.34`As built'in ??n 3D-model6201276De gevelelementen zijn inclusief beglazing op de bouwaangeleverd. Doordat de gevel dicht is en hierdoor meer windvangt en doordat het zwaartepunt van het gehele elementbuiten de gevellijn van het binnenblad kwam te liggen, zijn deschoorvoorzieningen hierop berekend.BIMBij het project Piet Hein Buildings is op een aantal manierenmet BIM gewerkt (tabel 1). BIM is een manier van informatiedelen en samenwerken in de hele bouwkolom, waarmee sneller,tegen lagere kosten, foutloos kan worden gebouwd.Doordat de prefab bovenbouw inclusief het staalwerk door ??npartij is ge?ngineerd, worden alle probleempunten in hetzelfdemodel gesignaleerd en opgelost. Hierdoor vallen er geen zakenmeer tussen wal en schip, zoals regelmatig gebeurt bij hetversnipperen van een opdracht.UitvoeringUitkragende delenOp de kop van bouwdeel A, tussen as 13 en 14 is een uitkragingvan 5,4 m aanwezig (foto 1). Voor het onderstempelen van dezeuitkraging tijdens de montage waren er beperkte mogelijkhedenin verband met de aanwezigheid van een leidingtrac? eronder. Detijdelijke onderstempelingen zijn op het grondpakket gefundeerd.Met vervormingsgestuurd vijzelen is de uitbouw stap voor stapgerealiseerd. Hiervoor is een uitgebreid stappenplan ontworpen,zodat de wapening en de vloerkrachten binnen de gesteldegrenzen zijn gebleven. Op de plaatsen waar de uitkraging begint,zijn in het werk gestorte natte knopen gerealiseerd. Stekankers enstekkenbakken zorgen voor de samenwerking tussen de prefabelementen. Aangezien op deze plaatsen de grootste normaaldruk-krachten door de constructie naar de fundering moeten wordenafgedragen, is hier in het werk gestort beton toegepast met eenbetonsterkte van C53/65.Op de bovenste drie lagen van bouwdeel B kraagt de gevelboven bouwdeel A uit. Ook hiervoor is een soortgelijk monta-geplan uitgewerkt.Stalen verbandenOm de voet van de stalen V-frames in de busterminal op dejuiste plaats onder de juiste hoek in te kunnen storten, is eenvoldoende stijve horizontale stalen hulpbalk aangebracht. Destalen buizen ?329,3 x 36 (S355) zijn aan de voet gelast metlasdikte van a = 25 mm.Prefab sandwichelementenRode draad in de planning was de productie van de prefabsandwichelementen. Dergelijke elementen vragen enige extravoorbereidings- en productietijd, maar leveren aanzienlijkereductie in bouwtijd op. Om de bouw niet te laten stagneren,was het noodzakelijk deze elementen tijdig definitief te krijgen.Belangrijk hierin was de goede afstemming tussen prefab-constructeur en prefab-betonleverancier.5 68`As built'in ??n 3D-model 62012 77ontwikkeld om de elementen effici?nt en volledig te kunnenwapenen. Zo zijn wapeningsknelpunten in een vroeg stadiumop te lossen en treden geen passingsproblemen meer op. Zodrade wapening is gemodelleerd, wordt een geautomatiseerdeclashcontrole uitgevoerd op maakbaarheid en automatischeproductie. Ook wordt beoordeeld of de wapening met eventu-ele instortvoorzieningen botst. Na akkoord wordt automatischeen machinebestand gemaakt (PXML-bestand).Door het delen van deze informatie in een gemeenschappelijkeserveromgeving kan het bestand rechtstreeks bij de prefab-betonleverancier worden ingelezen. Uit de wapeningsmachinekomt dan het benodigde wapeningsnet, die in de mal wordtgelegd (foto 11). Hieraan worden eventuele losse staventoegevoegd. Dit principe werkt zowel voor kaderelementen,dichte wanden als vloerplaten.Bij de productie van de elementen leverde dit grote voordelenop. Wapening werd sneller geproduceerd, er bestond minderkans op fouten en er waren geen passingsproblemen. Ookkwamen er aanzienlijk minder vragen vanuit de betonfabriek.De communicatie verloopt hierdoor eenvoudiger en de kans opfouten kan fors worden gereduceerd. Het in ??n model verza-melen van gegevens is belangrijk voor het bewaken van deconstructieve veiligheid.WapeningsmachineHet model wordt `as built' gemodelleerd, oftewel: in het modelwordt het gebouw virtueel gebouwd inclusief de wapening vanhet prefab beton en in het werk gestorte betonelementen(fig. 8 en 9). Door de 3D-modellen te koppelen aan ERP-systemen en productiefaciliteiten wordt op een effici?nte wijzede gemodelleerde wapening gekoppeld aan de wapenings-machine bij de betonfabriek (foto 10).Voor Piet Hein Buildings zijn de randvoorwaarden van denettenlasmachine bij de prefab-betonleverancier vooraf duide-lijk afgestemd. Aan de hand van deze voorwaarden zijn toolsTabel 1 Overzicht onderdelen waar BIM is toegepastBIM-lijstproductie wapening productie staal montagevoorzieningen installatietechniek bouwkundige zaken planning afbouw 795 Op de onderste lagen op de assen 2, 3, 6, 7 en 9wordt de stabiliteit verzorgd door stalen V-frames6 Koppelkoker op de tweede verdieping vanuitbouwdeel E gezien (vloer nog niet aanwezig)7 Vergelijken vervormingen bij omzetting in hetwerk gestorte wanden naar prefab (bouwdeel B)8 3D-model van het hele project9 Wapening kaderelement`as built'in 3D-modelten behoeve van wapeningsmachine`As built'in ??n 3D-model6201278Uit dit 3D-model kan een Tekla-BIMsight-model wordengemaakt dat ook kan worden ingezien en opgemeten doorderden. Dit model is met vrij toegankelijke software door allepartijen eenvoudig in te lezen. Gedurende het ontwerpproceskan de montageploeg in een vroeg stadium een beeld van deknelpunten in de uitvoering verkrijgen en hierop sturen. Tijdensde uitvoering van het project was het voor de montageploegmogelijk om het Tekla-BIMsight-model te bekijken. Dit leverdeverduidelijking tijdens de bouw en dus minder kans op fouten.Moeilijke knooppunten zijn 3D eenvoudiger inzichtelijkgemaakt. Hier is bij Piet Hein Buildings veelvuldig gebruik vangemaakt.In de toekomst is het wenselijk dat ook de wapening van in hetwerk gestorte betonnen onderdelen in het BIMsight-modelzichtbaar wordt.KranenDoor de aannemer zijn gegevens betreffende kraancirkels inrelatie tot hijscapaciteit opgegeven. Deze gegevens zijn in hetmodel meegenomen. Door automatisering zijn de maximalegewichten van prefab elementen bepaald, zodat deze kraan-capaciteit niet zou worden overschreden en zodoende dekranen zo effici?nt mogelijk konden worden ingezet.OnderbouwOm aansluitingen tussen onderbouw en bovenbouw goed telaten verlopen, is de kelder meegenomen bij het uitwerken vanhet 3D-model van de bovenbouw.Bij het bepalen van het stekkenplan voor de prefab gevels is dewapening van de fundering en van de in het werk gestortebalken van de tweede verdieping meegenomen.Onderlegger installateurBij dit project is met installateur niet echt met BIM gewerkt;alleen enkele bestanden zijn ingelezen.Door de installateur zijn digitaal alle E&W-installaties opgege-ven. Deze zijn als onderlegger in het model ingeladen en over-genomen, waardoor geen fouten konden ontstaan. Door het in??n model verzamelen van alle gegevens zullen constructieve,bouwkundige en installatietechnische onderdelen niet metelkaar botsen. Waar voorheen deze taak volledig bij de werk-voorbereiding van de aannemer lag, kan dit nu in ??n modelworden gecontroleerd. Aan de hand van dit model kan ookworden gecommuniceerd. Het blijft echter wel noodzakelijk datinstallatiesparingen in een vroegtijdig stadium bekend zijn.Vanuit de BIM-filosofie is het gewenster dat de installateur eenIFC-bestand aanlevert, waardoor sparingen eenvoudig ??n-op-??n kunnen worden overgenomen.Buigstaten (losse wapeningsstaven)Alle losse staven die niet door de machine in een net kunnenworden geproduceerd (bijvoorbeeld staven groter dan ?16),worden met buigstaten als bestand bij de prefab-betonleveran-cier aangeleverd. Ook deze wapening is ??n-op-??n getekend,waardoor passing geen probleem is.Ditzelfde geldt voor elementen waar geen netten wordentoegepast (bijvoorbeeld kolommen en balken).Waar voorheen de interpretatie van de vlechter van invloed wasop de geproduceerde wapening, ligt dit nu bij de constructeur.Een groot gedeelte van dubbele werkzaamheden behoort tothet verleden en de kans op fouten is zo goed als uitgesloten.Op dezelfde wijze is bij Piet Hein Buildings de wapening voorde in het werk gestorte natte knopen aangeleverd.Montagevoorzieningen en overleg montageploegDoordat in het model alles tot op het laatste oplegmateriaal ende laatste bout is uitgewerkt, volgen de montagevoorzieningenautomatisch uit het 3D-model.1011`As built'in ??n 3D-model 62012 7910 De gemodelleerde wapening is gekoppeldin de wapeningsmachine11 Detail wapening kaderelement12 De vide van bouwdeel C kon in late faserelatief eenvoudig worden verlaagd dankzijde werkwijze met het 3D-modelWijzigingen in late faseIn late fase is besloten om de vide van bouwdeel C aan ??n zijdelager te maken (foto 12). In het traditionele proces zou ditaanzienlijke vertraging hebben opgeleverd, en kans op fouten.Bij Piet Hein Buildings is dit in korte tijd in het model aange-past en door het aanleveren van gewijzigde tekeningen enwapeningsbestanden op te lossen. De mogelijkheden omwijzigingen door te voeren zijn dus aanzienlijk groter in verge-lijking met de traditionele werkwijzeToekomst BIMBij Piet Hein Buildings is er op een aantal vlakken met BIMgewerkt. Dit heeft gezorgd voor het foutloos en effici?nt uitvoe-ren van deze werkzaamheden met de hierbij behorende kosten-reductie.Door met alle partijen vanuit eenzelfde model te werken, ofdoor het in dezelfde taal uitwisselen van bestanden, kan hetBIM-werken nog verder worden doorgevoerd. Bij Piet HeinBuildings is hiervan nog niet optimaal gebruikgemaakt.De filosofie van BIM-werken is het ontzorgen van de opdracht-gever. Door het effect van goedkoper bouwen en de reductie opbouwfouten en faalkosten zal het draagvlak bij opdrachtgeverstoenemen en zal er in de toekomst steeds vaker op deze wijzeworden gewerkt.De rol van BIM-manager wordt steeds verder naar de construc-teur toegetrokken. Alles wordt 3D gemodelleerd en er wordtzoveel mogelijk relevante informatie aan het model toegevoegd.Hierbij wordt over de grenzen van het eigen vakgebied heengekeken, de zogenaamde ketensamenwerking. Inmiddels zijn eral verscheidene projecten uitgewerkt waarbij bouwkundige eninstallatietechnische zaken zijn meegenomen in het model. Hetmodel wordt dan leidend in het bouwproces.BIM is geen doel op zich, geen software, database of tekening,maar een manier van samenwerken, waarbij informatie wordtgedeeld, zodat succesvoller kan worden gebouwd. Dit betekentsneller, tegen lagere kosten en foutloos bouwen, waarbij in degebruiksfase de informatie ook nog naspeurbaar is. projEctgEgEvEnsproject Piet Hein Buildings, Amsterdamopdrachtgever Piet Hein Buildings BV,Haarlemarchitect Hans van Heeswijk Architectenen Dick van Gameren ArchitectenhoofdconstructeurZonneveld ingenieurs BVaannemer Slavenburg BVengineering prefab beton/staalVeriCon BVleverancier prefab beton/staalHurks prefabbetonmontage bovenbouwHurks prefabbeton12