Schoolvoorbeeld van duurzaamheid820124School-voorbeeld vanduurzaamheidIntegratie architectuur, constructie en installatie bij Sint NicolaaslyceumSchoolvoorbeeld van duurzaamheid 82012 51 2 3 6 4 7 5 81 Het Sint Nicolaaslyceum in Amsterdam is een compactgebouw, omgeven door een bandvormige gevel metafgeronde hoekenfoto's 1, 4 en 10: Bertilia Castenmiller2 Doorsnede van het gebouw met zes en een halve laagbovengronds en een anderhalve laag diepe kelderfiguren 2, 3 en 9: DP6 architectuurstudioHet nieuwe schoolgebouw zal plaats bieden aan circa 1000HAVO- en VWO-leerlingen, en komt te liggen op de Zuidas inAmsterdam, op de hoek van de Prinses Irenestraat en de Beet-hovenstraat. Dit stedelijk ontwikkelingsgebied kenmerkt zichdoor hoge ambities op het vlak van duurzaamheid. Deze ambi-ties gelden evenzeer voor de school. Ze zijn gericht op energie-gebruik, flexibiliteit en de rol van de gebruiker. De aanwezigetechniek van het gebouw (installatie en constructie) wordtingezet voor onderwijskundige doeleinden. De duurzametechniek past namelijk in ??n van de drie educatieve waardenvan de school: wetenschap, naast de waarden sport en cultuur.Die laatste twee waarden uiten zich onder meer in tweetheaterzalen, een restaurant en verscheidene sportzalen.De nieuwbouw van 12 000 m2wordt pal naast de bestaandeschool gebouwd. Dit in de jaren zestig ontworpen gebouwvoldeed niet meer aan de eisen van de nieuwe tijd. Daar komtbij dat het gebouw een samenvoeging was van gebouwen, waar-door het beheer en het onderhoud niet eenvoudig en vooralzeer kostbaar was geworden. De oudbouw zal in een laterEen schoolgebouw ontwerpen op een A-locatie met hoge duur-zaamheidsambities, dat was begin 2008 de opgave voor hetontwerpteam van het Sint Nicolaaslyceum in Amsterdam. Doorintegraal met opdrachtgever, architect, installatie-, duurzaam-heids- en constructieadviseur te ontwerpen, is een gebouwontwikkeld dat de hoge verwachtingen waar gaat maken,binnen de gestelde budgettaire kaders. Dit project bewijst eenste meer dat ontwerpen op duurzaamheid een integralebenadering vraagt, waarbij vanuit verschillende invalshoekenoplossingen worden bedacht. Duurzaamheid wordt hierdoor inontwerp-, realisatie- en gebruiksfase even vanzelfsprekend alsfunctionaliteit, veiligheid en kosteneffici?ntie.1ir. Han Krijgsman RO,ir. Thomas WeverABT bv2Schoolvoorbeeld van duurzaamheid820126niveau 2 niveau 3 niveau 4installaties voor ventilatie en verwarming zijn in de gevelge?ntegreerd. Hierdoor kan op energiezuinige wijze eenrobuust basisklimaat in het gebouw worden gecre?erd, dat bijde werkplek wordt nageregeld en zodoende precies wordt afge-stemd op de wensen van de gebruiker. Door weinig (kwetsbare)regelingen in gevels toe te passen, wordt de betrouwbaarheidvergroot en worden de onderhoudskosten verlaagd.In het gebouw is een groot atrium opgenomen, dat zich uitstrektover alle verdiepingen. Dit atrium speelt een belangrijke rol bij deklimatisering van het gebouw. Lucht wordt ingeblazen vanaf degevel en verlaat de lokalen aan de binnenzijde, waarna het via hetatrium met natuurlijke trek wordt afgevoerd. Door de lucht vanafde gevelband door kanalen in de vloer te voeren en dieper in hetlokaal in te blazen, en de vloer met reguliere watergedragenbetonkernactivering op temperatuur te houden, wordt de luchtop een aangename temperatuur gebracht.stadium worden gesloopt. De verkoop van de grond heeft extrabudget opgeleverd voor de nieuwbouw.Het ontwerp van de nieuwbouw is een compact gebouw metzes lagen bovengronds, omgeven door een bandvormige gevelmet afgeronde hoeken (foto 1). De compactheid komt enerzijdsvoort uit de locatie; op dure grond en vlak naast (toekomstige)hoofdgebouwen van multinationals als Akzo Nobel. Anderzijdsuit de duurzaamheidsaspecten, waarbij een volume met eenlaag geveloppervlak energiezuinig kan worden verwarmd.Vanaf het begin van het ontwerpproces is er ontworpen op deduurzaamheidsaspecten. Daarbij is tot op vergaand niveau eenintegrale ontwerpmethodiek toegepast. Zo is de vormgevingvan de gevels op de ori?ntatie van het gebouw afgestemd, waar-door de beheersing van de zon- en daglichttoetreding voor eengroot deel geregeld wordt zonder extra techniek. Delen van de3 45a 5b 5cSchoolvoorbeeld van duurzaamheid 82012 7A12345678JJ B C D E F G E F G 6 5 Fhangconstructiein as 1spanwerk in as Bspanwerk in as 6vakwerk in as 7GKLB C D E F G H I3 Impressie van het gebouw op de Zuidas, het ontwikkelings-gebied dat zich kenmerkt door hoge ambities op het vlak vanduurzaamheidbron: CIIID, Amsterdam4 De bovenbouw is boven de sporthal geschoven5 Doordat de bovenbouw boven de sporthal is geschoven,hebben de bovenste drie lagen een afwijkende plattegrond6 Het gebouw kent een (gedeeltelijk ruitvormig) rationeelkolomstramien van 7,2 x 7,2 m, ondanks het verschil indraagrichting van onderste en bovenste lagen(foto 4). Hiertoe moet een deel van het gebouw een vrije over-spanning maken van circa 28 m en hebben de bovenste drielagen een afwijkende plattegrond (fig. 5b en 5c). Bovendienkruisen de ondergelegen en bovengelegen verdiepingen elkaar.Ondanks dit verschil in richting is het gelukt een rationeelkolomstramien van 7,2 x 7,2 m te introduceren, zij het gedeel-telijk in ruitvorm in plaats van vierkant (fig. 6).Uit oogpunt van functionaliteit staan er geen kolommen in delokalen. Dat deze constructie-indeling toekomstbestendig is, isDoor de combinatie van energieopslag in de bodem, zonweringen watergedragen betonkernactivering komt het (berekende)energieverbruik 20% lager uit dan het Bouwbesluit voorschrijft.De constructieopzet van het gebouw is generiek: een kolom-menstructuur met verplaatsbare binnenwanden en vlakkevloeren, zonder obstakels van balken of kolomkoppen. Hier-door kan het gebouw eenvoudig veranderend gebruik toelaten.Bouwkundig/architectonisch ontwerpHet gebouw telt zes en een halve laag bovengronds. Deze staanop een anderhalve laag diepe kelder (fig. 2). In de bovenbouwzijn open plattegronden gecre?erd rond het atrium. In ditatrium bevindt zich de hoofdtrap, die zich door het gebouwnaar boven slingert.Door het verspringen van de vloerranden rond het atrium ende sterk wisselende ori?ntatie van de zuidgevel tussen de lageren hoger gelegen verdiepingen (fig. 3), wordt een grote variatiein plattegronden gerealiseerd (fig. 5).De onderste kelderverdieping wordt voor het merendeel inbeslag genomen door de sportzaal met een vrije hoogte vanruim 5,5 m, die half verdiept wordt aangelegd. Hierdoor ligt hetdak ervan enigszins verheven boven de omgeving. Dit dakwordt gebruikt als basketbalveld, grenzend aan het restaurant.De keuze van de aanlegdiepte was tevens een economische. Bijdeze diepte kon met een relatief eenvoudige bouwput metbemaling worden volstaan. Indien nog dieper was gegaan,waren kostbare maatregelen nodig geweest zoals spannings-bemaling en onderwaterbeton.Om voldoende vierkante meters te verkrijgen op de beperkteplot, is de bovenbouw gedeeltelijk boven de sporthal geschoven 6Schoolvoorbeeld van duurzaamheid8201286Edoorsnede aa787 Hangstaven dragen hun belasting af naar het normale kolomstramien via in debovenliggende vloer opgenomen betonbalken8 Betonvloeren in het vakwerkmodel nemen de resulterende horizontalebelastingen uit diagonalen op door normaaldrukkrachtHorizontale belastingen uit wind en scheefstand worden via destijve vloerschijven op de kernen overgedragen.FunderingDe kelderbak wordt uitgevoerd als een in het werk gestortebetonbak. Deze gaat tot een diepte van 5,5 m onder maaivelden bestaat uit een in het werk gestorte betonvloer (d = 300 mm)en in het werk gestorte betonwanden (d = 300 / 350 mm). Terplaatse van de overgang van de sportzaal naar de overigeruimten is een akoestische dilatatie in de kelderwandenopgenomen. Onder de kelder bevinden zich voorgespannenprefab-betonpalen, waarvan een gedeelte trekpalen zijn.Door de wens in de toekomst aan de zuidzijde van het gebouwhet maaiveld op te hogen en aan de noordzijde een gracht tegraven, ontstaat er op dat moment een grote resulterendegronddruk op de kelder (ca. 15 MN). Deze belasting moet viade palen naar de ondergrond worden afgedragen. Daarnaastzorgt het ophogen van het maaiveld voor het samendrukkenvan een kleilaag die vlak onder het niveau van de keldervloerligt. De kleilaag wordt in dat geval horizontaal weggedrukt, watleidt tot een extra horizontale belasting op de palen.De palen, 400 x 400 mm2in doorsnede, bleken deze belastingniet zomaar op te kunnen nemen. Daarom zijn ze ingeklemd inde keldervloer en is een aantal palen rechthoekig uitgevoerd(600 x 400 mm2), om meer sterkte en stijfheid te genereren inde betreffende richting. De aannemer heeft wel even moetenzoeken naar een leverancier van deze niet-gebruikelijke recht-hoekige palen.in het ontwerp al bewezen. Het VO is afgerond met een functi-onele plattegrond met een beperkt aantal lokalen en veel openstudieruimten. Ten tijde van het DO veranderde de visie oponderwijs, waardoor meer lokalen nodig waren. Die indelings-wijziging bleek niet al te moeilijk op te lossen!Constructief ontwerpAlgemeenIn de basis bestaat de hoofddraagconstructie uit vlakke plaat-vloeren (d = 340 mm), uitgevoerd met breedplaten die in tweerichtingen spannen en puntvormig rusten op de ronde beton-kolommen (d = 450 mm). De kolommen staan terug ten opzichtevan de vloerrand van de gevel (fig. 6). De betonnen hoofdtrap inhet atrium wordt monoliet verbonden aan de vloeren, die op dezepunten flink uitkragen.Het dak van de sportzaal heeft een opbouw van voorgespannenprefab gammaliggers, h.o.h. 2,3 m, die een afstand van 22 m over-spannen, met daarop een breedplaatvloer. Boven het atriumbevindt zich een glasdak met ondersteunende staalconstructie.StabiliteitDe stabiliteit wordt ontleend aan twee kernen aan de west- enoostzijde van het gebouw, waar zich tevens de liften, toilettenen noodtrappenhuizen bevinden. De kernen zijn opgebouwduit in het werk gestorte betonwanden (d = 250 / 300 mm).Schoolvoorbeeld van duurzaamheid 82012 9A B C D E F G I321H5476457632199 Het legplan van de breedplaten is al in een vroeg stadium ontworpenVerder worden in de hierboven beschreven staalconstructies debetonvloeren waar mogelijk gebruikt in het vakwerkmodel.Resulterende horizontale belastingen uit diagonalen wordendoor normaaldrukkracht in de vloeren opgenomen: een effec-tieve toepassing van het materiaal (fig. 8). Tot slot is hergebruikvan materiaal in het bestek voorgeschreven door toepassingvan minimaal 20% betongranulaat te vereisen in beton zonderschoonbetonkwalificatie.Integratie van installaties in de constructie maakt verlaagdeplafonds bij voorbaat overbodig en bespaart ruimte. Plafondsmoeten ook vanwege toepassing van betonkernactiveringachterwege blijven. Voor de akoestiek worden er wel piep-schuimen cilinders (baffles) in een vari?rend patroon tegen devloer geplakt. De onderzijde van de betonvloeren is zodoendedeels zichtwerk. De wens van de architect om de vloerendaarom volledig uit te kisten, bleek financieel niet haalbaar. Eris daarop besloten breedplaatvloeren toe te passen en de archi-tectonische ambitie hierop af te stemmen. Zo is er al in hetontwerpstadium een legplan ontwikkeld om een duidelijkritme in het nadenpatroon te krijgen (fig. 9). In het bestek isdaarnaast een aantal kwaliteitsvoorwaarden omschreven. Zomoeten de breedplaatschillen aan vier zijden een vellingkantkrijgen en is voor de uitvoeringskwaliteit CUR-Aanbeveling100 (Schoon beton) van toepassing verklaard.De uitvoering van de vloeren leidde nog niet direct tot enkeltevredenheid: er zitten duidelijke kleurverschillen in de platenen de onderstempeling laat vlekken achter. Het lijkt erop dathet stellen van onconventionele eisen aan uitvoeringssystemendie in hoge mate gestandaardiseerd zijn, zoals het fabricerenvan breedplaten en het onderstempelen van vloeren, lastig is.De ambitie is mooi, maar de praktijk blijkt weerbarstiger.OndersteuningsconstructiesDe verschillende ophangconstructies in het gebouw zorgenervoor dat de belasting soms via een hoger gelegen verdiepingmoet worden afgedragen. In de bouwfase leverde dit complica-ties op, omdat een hogere verdieping nu eenmaal later wordtgerealiseerd. De oplegpunten van de vloeren die door dezestaalconstructies moesten worden opgevangen, werden daar-door gedurende de vrijwel complete ruwbouwperiode onder-stempeld. Op dezelfde wijze kregen vloeren gelegen bovenvides tijdens de stort- en uithardingsfase onderstempelingentot op laaggelegen niveaus.Deze situaties leidden in de uitvoering tot relatief zware onder-steuningsconstructies in de onderbouw, die pas kondenworden verwijderd toen de hogere vloeren waren uitgehard.Op sommige plekken werden de lampen zodoende al gemon-Vakwerk, schoorconstructies en hangkolommenOndanks de verschillende plattegrondvormen en overspan-ningsrichtingen is het grotendeels gelukt een rationeel kolom-stramien aan te houden (fig. 6). Toch ontstonden hierdoorenkele kolomposities die wel heel ongelukkig uit zouden komen.Vanzelfsprekend waren doorgaande kolommen in de sporthalniet mogelijk, waartoe een stalen vakwerk van twee verdiepin-gen hoog is ontworpen. Verder was er behoefte aan een grotereruimte op de begane grond (de aula), waarvoor een kolommoest wijken. Er is een stalen spanwerk (half vakwerk)ontworpen dat de kolom ter hoogte van de vloer boven de aulaopvangt en naar de naastgelegen kolommen afdraagt. Tot slotveroorzaakten de verschillende vloerranden langs het atriumgrote uitkragingen die niet op te vangen waren binnen hetkolomstramien zonder een in het ritme afwijkende kolom teplaatsen. Op deze posities is daarom gekozen voor ophang-constructies, waarbij hangstaven, via in de bovenliggende vloeropgenomen betonbalken, hun belasting afdragen naar hetnormale kolomstramien (fig. 7).MateriaalgebruikDe duurzaamheidsambitie heeft zich vertaald in de manierwaarop het beton is toegepast in het project. Zo is het grootstedeel van het toegepaste beton schoonwerk, waaronder dekelder- en kernwanden, de kolommen en de onderzijde van devloeren. Dit bespaart materiaal in de vorm van plafonds, wand-en kolomafwerkingen.Schoolvoorbeeld van duurzaamheid82012101010 Op sommige plekkenwerden de lampen algemonteerd, terwijlernaast nog onderstem-pelingsconstructiesstondenwerkmethodieken worden toegepast. De hoge kwaliteitseisenblijken dan soms lastig realiseerbaar te zijn.Nu de bouw is afgerond, zijn de kwaliteiten van het ontwerpzichtbaar geworden. De school heeft in oktober zijn intrekgenomen in een gebouw dat werkelijk een beleving is enwaarmee het de toekomst tegemoet kan treden. Op 6 decem-ber, de naamdag van Sint Nicolaas, vond de feestelijke offici?leopening plaats. teerd, terwijl ernaast nog onderstempelingsconstructiesstonden (foto 10). Als snelheid van bouwen doorslaggevendwas geweest, had montagebouw wellicht meer voor de handgelegen. Dan waren echter ook de elementaire ontwerp-principes van de constructie, zoals hiervoor beschreven,losgelaten. De vraag is of de architectuur van het gebouw en deduurzaamheidsprincipes van de installatie in dat geval intechnisch en economisch opzicht net zo goed konden wordengerealiseerd als met de huidige constructieve opzet.Conclusie en discussieVoor het Sint Nicolaaslyceum is een gebouw ontworpenwaarin architectuur, constructie en installatie optimaal zijnge?ntegreerd, zodat de neergelegde ambitie op gebied vanduurzaamheid haalbaar bleek. Wat betreft de constructie ishierbij een nuchtere benadering gekozen. Dit heeft geresul-teerd in oplossingen die duurzaam zijn, zoals de rationalisatievan het kolomstramien en het benutten van de duurzaam-heidspotentie van het materiaal beton. Tegelijkertijd is definanci?le haalbaarheid niet uit het oog verloren, wat onderandere tot uitdrukking is gekomen in de slimme manierwaarop de kelder is ontworpen en de breedplaatvloeren zijntoegepast. Bij de vertaling van een dergelijk ambitieusontwerp naar de uitvoering blijkt echter dat het kiezen voorstandaardtechnieken impliceert dat er gestandaardiseerde pROjecTgegevensproject Sint Nicolaaslyceum, Amsterdamopdrachtgever StichtingVoortgezet OnderwijsAmsterdam-Zuidprojectmanagement Arcadisarchitect DP6 architectuurstudioconstructeur ABT bvinstallatie-adviseur Techniplanbouwfysisch adviseur DGMRaannemer J.P. van Eesteren /Wolter en DrosKlimaattechniek / Croon Elektrotechniekleverancier funderingspalen IJB Groep / Niemans Betonleverancier overige prefab beton Tricon / Betonson /Prefabo Beton