themaRijksmuseum opgetild220128themaRijksmuseumopgetildTerwijl de daadwerkelijke publieksopening van Het NieuweRijksmuseum nog even op zich laat wachten, begint het museumzijn definitieve vorm al aardig aan te nemen. Na de afrondingvan deze grootschalige renovatie zal het Rijksmuseum weervoldoen aan de huidige eisen voor moderne musea. Het ontwerpvan de architecten Cruz y Ortiz introduceerde een aantal serieuzeconstructieve uitdagingen, zoals de complexe vervanging van dekelderconstructie van de Passage.De Passage tijdelijk van haar fundering gelichtRijksmuseum opgetild 22012 91 Passage tijdelijk van haar funderingfoto: Jane van Raaphorst/BAM Civiel2 Plattegrond van Het Nieuwe Rijksmuseumbron: Cruz y Ortiz arquitectosIn voorgaande artikelen [1, 2, 3] is uitgebreid aandacht besteedaan een van de andere uitdagingen: de realisatie van de veleondergrondse constructies op korte afstand van de bestaandehouten paalfundering. In dit artikel wordt nieuwe keldercon-structie toegelicht, waarbij de Passage tijdelijk van haarvertrouwde antieke fundering is getild (foto 1).Architectonisch ontwerpHet centrale idee van het ontwerp van de architectenCruz y Ortiz is het verplaatsen van de hoofdingangen van detwee kleine torens aan de Stadhouderskade naar de Passage vanhet museum. De gebouwen die in de loop van de jaren warentoegevoegd op de binnenplaatsen zijn verwijderd, zodat dezebinnenplaatsen in hun oorspronkelijke glorie konden wordenhersteld. De oude kelderconstructie onder de Passage, die in dejaren zestig tussen de bestaande metselwerkfundering wasgemaakt (foto 3), is gesloopt en vervangen door een nieuw veelslankere en meer open betonnen constructie. Hierdoor is degewenste verbinding tussen de binnenplaatsen gecre?erd en iseen groot centraal plein ontstaan dat fungeert als de nieuwehoofdingang. Onder de binnenplaatsen zijn twee nieuwekelders gerealiseerd, waarvan het dek zich bevindt op hetniveau van de oude kelder onder de Passage.E?n van de belangrijkste uitgangspunten voor het constructiefontwerp van Het Nieuwe Rijksmuseum is dat bestaandeconstructies bij aanpassingen gefundeerd blijven op de origi-nele palen. Dit om schade door zettingsverschillen ten gevolgevan verschillende types fundering te voorkomen. Om de sloopvan de bestaande kelderconstructie onder de Passage mogelijkte maken is de belasting uit de bovenliggende constructie doormiddel van stalen frames en vijzeltechnieken omgeleid naareen tijdelijke fundering. Na de realisatie van de nieuwe beton-constructie is de belasting uit de bovenbouw weer teruggeleidnaar de originele fundering. Tijdens het ontwerp van de tijde-lijke en de nieuwe constructieonderdelen is er een gedetail-leerde gewichtsberekening gemaakt om de belasting in debestaande constructie te bepalen: maximaal bijna 1500 kN perpoer. Tevens zijn de toelaatbare verticale vervormingen tijdensde uitvoering bepaald: 3 mm.12ir. Dieneke Grimmelius,ir. Andr? de Roo MBAArcadis Nederland BVing. Ruud MeijerFreyssinet Nederland BVPaul BeljaarsBAM Civiel NoordwestthemaRijksmuseum opgetild2201210doorvoerbalkenhydraulischevijzelsbestaandekelderconstructie keldervloerniveauPassagevloerniveauvijzelframeondersteunings-constructie3 Bestaande kelderconstructie onder de Passage: oudemetselwerkpoeren omstort met beton4 Vijzelframe en tijdelijke ondersteuningsconstructie5 Realisatie stalen doorvoerbalken6 Vijzelframe en tijdelijke funderingsconstructie? De kelderconstructie is verwijderd, inclusief de keldervloer.? Na lokale verlagingen van de grondwaterstand en ontgravin-gen zijn de nieuwe betonnen poeren gemaakt.? Op de nieuwe poeren is de nieuwe betonnen kelderconstruc-tie gemaakt tot circa 100 mm onder de stalen doorvoerbal-ken.? Na het uitharden van de nieuwe kelderconstructie zijn erpermanente platte vijzels aangebracht tussen de nieuwekelderconstructie en stalen doorvoerbalken.? De permanente vijzels zijn op spanning gebracht, waarna zezijn geborgd. Hiermee is de belasting uit de bovenbouw weervolledig overgebracht op de oorspronkelijke fundering enwas het mogelijk de tijdelijke constructies te verwijderen ende doorvoerbalken in te korten. Hierdoor konden deze in denieuwe betonconstructie worden opgenomen.? Het laatste deel van de nieuwe kelderconstructie, inclusief dePassagevloer, is gestort.? Na het uitharden zijn het stabiliteitsframe boven de Passage-vloer en de kransen rond de kolommen en penanten verwij-derd.Realisatie tijdelijke ondersteuning en vijzelframeVoorafgaand aan het vijzelen van de Passage moest een tijde-lijke fundering/ondersteuningsconstructie met vijzelframeworden aangebracht en de omliggende betonconstructieworden verwijderd. Als eerste zijn om elke kelderkolom vande bestaande kelderconstructie en door zowel het kelderdekals de keldervloer vier casingdraaipalen trillingsvrij aange-bracht. Daarna is onder het toekomstige vloerniveau doorelke kolom een set van twee stalen doorvoerbalken aange-bracht: eerst boren, vervolgens doorvoeren en tot slot zodanigaangrouten dat de kolom later door deze balken kon wordengedragen. Gelijktijdig werd boven de oude Passagevloer eenstabiliteitsframe aangebracht en afgeschoord naar de keldersvan de binnenhoven. Dit frame nam de schijfwerking van devloer over, zodat deze vloer kon worden verwijderd (foto 5).Aansluitend is om elke kolom het vijzelframe gecompleteerd(foto 6 en 7).Om te voorkomen dat er bij het vijzelen teveel trekkracht nodigwas om de kolom los te trekken van zijn fundering, zijn debetonnen omstortingen ingezaagd. De volledige belasting werdtijdelijk opgenomen door een klein stuk metselwerk. De kwali-HoofdfaseringVoor het vervangen van de kelderconstructie onder de Passageis de onderstaande hoofdfasering aangehouden (fig. 4). Eenaantal onderdelen wordt later verder toegelicht.? De grondwaterstand is verlaagd tot de onderkant van debestaande keldervloer, zodat het mogelijk werd gaten in dekeldervloer te boren ten behoeve van de nieuw aan tebrengen (tijdelijke) palen.? De nieuwe palen zijn aangebracht.? Om de verhoogde splijtkrachten in de tijdelijke situatie op tevangen zijn er kransen aangebracht om de voet van debestaande metselwerkkolommen en -penanten. Tevens is erboven de Passagevloer tijdelijk een stalen stabiliteitsframeaangebracht.? De Passagevloer is verwijderd.? De tijdelijke ondersteuningsconstructies, bestaande uit detijdelijke palen gekoppeld met stalen liggers, zijn afgerond.? Op de ondersteuningsconstructies zijn hydraulische vijzelsgeplaatst, waarop de stalen vijzelframes zijn aangebracht.? Na het boren van gaten in de bestaande kelderconstructiezijn stalen doorvoerbalken aangebracht, waarna de gaten zijnvolgegoten met krimparme mortel.? De vijzelframes zijn afgerond en glijdend gekoppeld aan deondersteuningsconstructies.? Door het op spanning brengen van de hydraulische vijzels isde bovenbelasting naar de nieuwe tijdelijke fundering overge-bracht. De vijzels zijn daarna geborgd.34Rijksmuseum opgetild 22012 11Om de kans op schade aan het museum tijdens de vijzelwerk-zaamheden zo veel mogelijk te beperken zijn de volgende rand-voorwaarden gesteld:? De maximaal toelaatbare verticale verplaatsing van dekolommen in de Passage is na zorgvuldige afwegingengesteld op 3 mm.? De bestaande metselwerkkolommen mogen pas wordengesloopt zodra zeker is dat alle belasting uit de kolom op detijdelijke fundering is overgenomen.Een uitgebreid vijzelprotocol is opgesteld om de werkzaam-heden binnen bovenstaande randvoorwaarden uit te kunnenvoeren (zie kader Vijzelprotocol). Vanwege de constructie-opbouw van het gebouwdeel boven de Passage vergden deveertien middenkolommen daarbij een andere aanpak dande tien penanten in de gevel naast de binnenplaatsen.Monitoring en risicobeheersingOm de invloed van alle bouwwerkzaamheden op het monu-mentale pand te kunnen beheersen is tijdens de uitvoering eenintensief monitoringsregime gehanteerd. Zettingen, horizontaleverplaatsingen, grondwaterstanden, scheurontwikkeling en tril-lingen werden structureel gemonitord. Hierbij hoort ook eeneven intensieve overlegstructuur: tweewekelijks is er tussen deontwerpers, adviseurs en aannemer overlegd, waarbij de moni-toring werd afgestemd op de actuele uitvoeringsplanning. Deuitvoeringsmethodiek werd waar nodig aangepast aan de resul-taten van de metingen. Bij de risicovolle onderdelen werd sepa-raat een monitoringsplan opgesteld. In een aantal sessies tussenontwerpers en uitvoerenden zijn de risico's in kaart gebracht enzijn beheersmaatregelen ontwikkeld. De grootste risico's zatenin het bestaande casco: Wat is de werkelijke belasting die elketeit van dit metselwerk is vooraf proefondervindelijk getest enbleek voldoende sterk te zijn.Ieder onderdeel van de fasering was cruciaal. Hiertoe was eenstructurele kwaliteitsborging van groot belang. Na uitvoeringen uitgebreide controle van de werkzaamheden was de Passagegereed om te worden gevijzeld.VijzelenOm de bestaande kelderconstructie te kunnen vervangen door denieuwe slankere betonconstructie is de gehele Passage met vijzel-technieken twee keer van fundering gewisseld. Eerst is de belas-ting door middel van hydraulische vijzels overgenomen op detijdelijke fundering. Vervolgens is de Passage, voorzien vannieuwe kelderkolommen en poeren, op de oude fundering terug-geplaatst. In de ideale situatie zouden deze vijzelacties zondervervormingen van de bovengelegen constructie worden uitge-voerd. Verticale verplaatsingen van de kolommen in de Passagezouden immers kunnen leiden tot onherstelbare schade aan dekwetsbare metselwerkgewelven en de daarboven gelegen eregalerijvan het museum. Door het vervormingsgedrag van de bestaandefundering en de stalen ondersteuningsconstructies zijn geringeverticale verplaatsingen echter onvermijdelijk.56Rijksmuseum opgetild2201212themaVijzelprotocolMiddenkolommenDe vloer boven de Passage is zo goed als buigslap. Bij een eventueleverticale verplaatsing van een kolom zou de herverdeling van debelasting beperkt zijn. Op basis hiervan kon worden geconcludeerddat de belasting uit de kolom volledig op de vijzels is overgenomenzodra, bij een toename van de verplaatsing (vijzelslag), de toename inbelasting beperkt is. Dit principe is gebruikt voor de middenkolom-men. De volgende fasering is gehanteerd:Fase 1a ?Voorbelasten stempelconstructie tot 85% van de theoreti-sche kolombelastingDe tijdelijke fundering krijgt de gelegenheid zich te zetten, zonderdat dit leidt tot vervormingen van de bovenliggende constructie.? vijzelen in minimaal 2 stappen met een verticale verplaatsing vanmaximaal 0,5 mm per stapFase 1b ?Volledig overnemen van kolombelasting op tijdelijke funde-ring (??n week na fase 1a)1. Op druk brengen vijzels tot een verplaatsing van 0,1 mm. Registre-ren vijzeldruk.2. Verder op druk brengen tot opnieuw een verplaatsing van 0,1 mm.Registreren vijzeldruk.3. Herhalen stap 2 totdat de toename van de vijzeldruk kleiner is dan2%.? per stap vijzelbelasting met maximaal 5% verhogen? maximum toelaatbare vijzelbelasting is 105% van de theoretischekolombelasting? maximum toelaatbare verplaatsing is 3 mm vanaf nulsituatieFase 2 ? Slopen metselwerk kolomVoorafgaand aan de sloopwerkzaamheden is nog eenmaal gecon-troleerd of de druk in de vijzels stabiel is sinds fase 1b. Eventuelerestzettingen van de tijdelijke fundering zouden tot gevolgkunnen hebben dat een deel van de kolombelasting is terugge-vloeid naar de metselwerkkolom. Bij enkele kolommen bleek dithet geval. Hier is de vijzelkracht gecorrigeerd tot de eindwaardevan fase 1b.Penanten in gevel naast binnenplaatsenBoven de penanten bevindt zich een doorgaande wand van 8,9 mhoog (de gevel van de binnenhoven) met een dikte van 0,65 m. Dewand heeft een lengte van 30,9 m en is aan beide zijden starverbonden met de torens. De stijve eigenschappen van deze wandbelemmerde het doorvoeren van het vijzelprotocol zoals dat voorde middenkolommen gehanteerd is. In plaats van vervormingsge-stuurd vijzelen, is hier gestuurd op belasting. Hierbij zijn steedsgelijktijdig slechts twee penanten per gevel gevijzeld tot de theo-retische kolombelasting.De stijve wandconstructie kan ervoor zorgen dat de belastingongelijk over de tijdelijke kolomfunderingen wordt verdeeld. Omoverbelasting van ??n van de tijdelijke funderingen te voorkomen,is na het slopen van elke penant de vijzeldruk bij alle geslooptepenanten gecontroleerd en indien nodig gecorrigeerd.De vijzelbelasting is per penant in de stappen 40, 85, 90, 95 en100% van de theoretische kolombelasting opgevoerd. Daarbij zijnverticale verplaatsingen gemonitord met een nauwkeurigheid van0,1 mm. De maximaal geconstateerde verplaatsing tijdens hetvijzelen bedroeg 1,1 mm.Fase 3 ? Overbrengen belasting op nieuwe kelderconstructieNa het gereedkomen van de nieuwe betonnen kelderconstructie isde belasting overgebracht op de oude fundering. Op alle kolommenvan de nieuwe kelderconstructie zijn platte vijzels (?250x30 mm)7Rijksmuseum opgetild 22012 137 Tijdelijke ondersteuningsconstructies afgerond8 Bestaande kelder Passage volledig geslooptfoto: Jane van Raaphorst/BAM Civielwerkzaamheden 's nachts uit te voeren. Dit om de vereistenauwkeurige zettingsmetingen mogelijk te maken. De rust enstilte in deze nachtelijke uren droegen ook bij aan een duide-lijke communicatie en de juiste focus van de mensen. Daar-naast zou eventuele scheurvorming tijdens het vijzelen auditiefkunnen worden waargenomen.Sloop en realisatie nieuwe betonnen constructieNadat er zekerheid bestond over het feit dat alle belasting doorde tijdelijke paalfundering werd opgenomen en daarmee deoude kolommen ontlast waren, werd gestart met de sloopwerk-zaamheden. Hierbij was de bereikbaarheid van de kolom eenlogistieke uitdaging. Deze bevond zich immers middenin dedragende tijdelijke ondersteuningsconstructie waarvan destandzekerheid volledig moest zijn geborgd (foto 8).Nadat per kolom circa 20 m? gewapend beton en metselwerkwas gesloopt, kon worden gestart met het nieuwe betonwerk.De oude houten paalfundering, die gedurende de heleperiode niet droog mocht staan, werd zodanig aangepast datdeze in de nieuwe constructie zijn oude dragende functiekolom draagt en hoe zal de bestaande houten paalfunderingzich gedragen tijdens het ontlasten? Ofwel: Wat zijn de teverwachten vijzelkrachten en hoe verlopen die in de tijd? Alsbeheersmaatregel is er bijvoorbeeld een tweede permanentevijzel opgenomen om vlak voor het afronden van de construc-tie nogmaals de verticale verplaatsing te kunnen corrigeren.De vijzelwerkzaamheden vonden plaats in een periode waarinop diverse plaatsen in het monument ingrijpende werkzaamhe-den werden uitgevoerd: gestuurde boringen onder het pand,diepe bouwkuipen naast en onder de gevels en sloopwerk vanconstructieve delen. Daarbij werd de bouwplaats bemand doorongeveer 400 bouwplaatsmedewerkers, hetgeen de nodigelogistieke afstemming vroeg. Dit leidde tot de keuze de vijzel-geplaatst, welke precies onder de hoofdliggers van de tijdelijkestaalconstructies zijn gepositioneerd. Per kolom zijn 4 dubbeleplatte vijzels toegepast.Voor deze fase is het volgende protocolaangehouden.Fase 3a ? Overbrengen belasting op nieuwe kelderconstructieHet overbrengen van de belasting mocht geen significantevervormingen van de bovengelegen constructie tot gevolghebben. De tijdelijke staalconstructie moest echter terug kunnenvervormen om spanningsloos te raken. Om deze reden kondende platte vijzels niet in ??n stap tot 100% op druk wordengebracht. Tijdens het in stappen op druk brengen van de plattevijzels moesten de borgmoervijzels naar rato worden afgelatenvan de tijdelijke fundering. De volgende fasering is toegepast:1.Op druk brengen platte vijzels tot een verplaatsing van0,2 mm. Registreren vijzeldruk.2.Aflaten borgmoervijzels met de belasting die in de plattevijzels is aangebracht.3.Herhalen stap 1 en 2 totdat de borgmoervijzels spanningslooszijn.De platte vijzels zijn met een krimpvrije injectiemortel op drukgebracht en blijven achter in de constructie. Na fase 3a zijn destempelconstructies gesloopt.Fase 3b ? Corrigeren zettingen na gereedkomen betonconstructiesDe kans op zettingen van de nieuwe betonnen kolommen, nahet slopen van de tijdelijke funderingen, kon niet worden uitge-sloten. Om deze reden zijn er bij alle kolommen dubbele plattevijzels toegepast. De eerste vijzel is gebruikt voor het overnemenvan de belasting (fase 3a). De tweede vijzel kon worden gebruiktvoor het achteraf corrigeren van zettingen. Dit laatste is nietnodig gebleken.8Rijksmuseum opgetild2201214thema9 Huidige stand van hetcentrale pleinfoto: Thomas Offermans/Cruz y Ortizwaarden en bleven de gemeten vervormingen binnen de maxi-maal toelaatbaar geachte grenzen. Dankzij zorgvuldig ontwerp,uitvoering en monitoring is er in de bovengelegen gevoeligeconstructie van de Passage dan ook in het geheel geen schadeopgetreden.Stand van zakenIn de afgelopen jaren is er door velen hard gewerkt om de reno-vatie van het Rijksmuseum tot een succes te maken. De uitvoe-ring is in de afrondende fase en na een periode van inregelenen inrichten zal het museum zijn deuren in het voorjaar 2013weer voor het publiek openen. weer kon oppakken. De kelderkolommen van de nieuwekelderconstructie zijn tot vlak onder de stalen doorvoerbal-ken gestort, waarna met behulp van platte vijzels de volle-dige belasting uit het vijzelframe werd overgenomen door denieuwe kelderkolom en de houten paalfundering. Ookhierbij is de mogelijke tijdsinvloed op de paalfunderingmeegenomen: de platte vijzels zijn dubbel uitgevoerd ommogelijke zettingen achteraf te kunnen corrigeren. Na dezelaatste correctie is de nieuwe Passagevloer aangebracht en ishet stabiliteitsframe verwijderd. Hiermee was het centraleplein in ruwbouw gereed (foto 9).Tijdens de gehele uitvoering kwamen de gemeten belastingengoed overeen met de in de gewichtsberekening bepaalde9 Projectgegevensopdrachtgever Programmadirectie Het NieuweRijksmuseum (Ministerie van OCW en MinisterieBZK/Rijksgebouwendienst; Stichting HetRijksmuseum)architect Cruz y Ortiz Arquitectos (Sevilla)co-architect ADP Architectenrestauratiearchitect Van HoogevestArchitectenconstructeur Arcadis Nederlandinstallatieadviseur Arup/Royal Haskoning v.o.f.geotechnisch adviseur Crux Engineeringadviseur waterbeheer/bodemsanering Warecoaannemer Perceel 1 (Civiele werken) BAMCiviel Noordwestonderaannemer vijzelwerken envijzelframes Freyssinet Nederland B.V. referenties1 Roo, A.M. de. & Grimmelius, D.D.J.,Rijksmuseum ondergronds uitgebreid.Cement 2006/7.2 Koster, E., Het Nieuwe Rijksmuseum gaat(deels) ondergronds. Cement 2006/8.3 Grimmelius, D.D.J. & Roo, A.M. de., Renovatievan Het Nieuwe Rijksmuseum. Cement2008/4.