Log in
inloggen bij Cement
Hulp bij wachtwoord
Geen account?
shop word lid
Home / Alle kennis / Artikelen

Uitkraging op uitkraging

Woontoren Belvedère wordt naar boven toe steeds breder Monique Haenen - 18 november 2020

Bij het binnenrijden van Hilversum door de Amaliatunnel is woontoren Belvedère niet te missen. Door zijn vorm, met een smalle basis die naar boven toe steeds breder wordt, en dankzij de grote uitkragende balkons, is het een opvallende verschijning.

projectgegevens

Project: Belvedère
Opdrachtgever: Novaform Vastgoedontwikkelaars
Architect: René van Zuuk Architects
Constructeur: Advies- en Ingenieursbureau van de Laar
Aannemer: Lokhorst Bouw en Ontwikkeling
Oplevering: eind 2017

Het ontwerp

De 34 m hoge Belvedèretoren is gebouwd op een kavel in de oksel van Oostereind en Van Linschotenlaan, aan een van de invalsroutes aan de oostkant van Hilversum (fig. 2). Deze kavel heeft een driehoekige vorm en een totaaloppervlak van 3000 m2. Slechts een klein deel daarvan, namelijk 450 m2, kon worden bebouwd als gevolg van vereiste minimale afstand tot de erfgrens en de aanwezigheid van een hoofdwaterleiding en een riolering. Met dit kleine bebouwbare oppervlak waren slechts vier appartementen op de begane grond mogelijk. Bij de maximaal toegestane bouwhoogte van 11 verdiepingen zouden 44 appartementen kunnen worden gerealiseerd. Dit appartementencomplex was financieel echter pas haalbaar bij ten minste 55 wooneenheden. Dit gegeven, in combinatie met de hoge grondprijs, waren belangrijke randvoorwaarden die aan de basis lagen van het markante ontwerp: een kleine footprint en naar boven toe steeds verder uitkragende verdiepingsvloeren. Met dit ontwerp kon niet alleen het gewenste aantal appartementen worden gerealiseerd, ook de wens van de opdrachtgever om de appartementen in verschillende grootte aan te kunnen bieden kon zo worden ingevuld (fig. 3).
Iedere keer wanneer het gebouw een sprong maakt, is dat er een van 1,6 m. Dit gebeurt in totaal vier keer, wat de totale uitkraging aan alle vier de zijden op 6,4 m brengt (fig. 4). Wanneer ook de uitkragende balkons hier nog bij worden opgeteld, ontstaat een uitkraging van 9,6 m.

De appartementen in de woontoren zijn overhoeks geplaatst, zodat ieder appartement twee oriëntatierichtingen heeft (fig. 3). Dit geeft een hoge mate van flexibiliteit bij het indelen van de plattegronden en zorgt er tevens voor dat iedere bewoner een balkon heeft dat door de zon kan worden bereikt.

De totale uitkraging bedraagt 6,4 m aan alle vier de zijden

Constructieve opzet

De hoofddraagconstructie van het gebouw bestaat uit zes in het werk gestorte betonwanden, drie in elke richting (fig. 5). Het zijn deze wanden die uitkragen. De vloeren – uitgevoerd als breedplaatvloeren – dragen van wand naar wand en kragen op zichzelf niet uit. Wel zorgen de vloeren voor de horizontale krachtsoverdracht tussen de tegenover elkaar gelegen wanden. Daartoe zijn trekbanden in de vorm van wapening in de vloeren aangebracht (fig. 5 en 6).
Om zoveel mogelijk plattegronden in de woningen te kunnen realiseren, zijn op veel plaatsen openingen in de dragende wanden ontworpen.
De metselwerk buitenschil hangt per verdieping met geveldragers aan de vloerranden. Ter plaatse van de overstekken zijn panelen met steenstrips aan de onderzijde van de vloeren bevestigd.

 

Ten behoeve van voldoende constructiehoogte zijn de zijwanden van de balkons gebruikt als dragende elementen

Prefab balkons

De appartementen zijn ontworpen met balkons tot 6,3 x 3,2 m2. Deze zijn uitgevoerd in prefab beton. De dieptemaat van 3,2 m was te groot om de balkons als uitkragende plaat aan de vloerrand te realiseren. Dit zou leiden tot te grote krachten in deze vloerrand. Niet alleen zouden de momenten en vervormingen hier zeer groot worden, ook het ophangen van de reactiekrachten uit de vloer in de betonwanden waar de verdieping uitkraagt, was niet meer goed mogelijk. In plaats daarvan zijn de zijwanden van de balkons gebruikt als dragende elementen. Deze wanden zijn door middel van isokorven als uitkragende wandliggers aan de betonwanden en –penanten van de hoofddraagconstructie opgehangen (doordat zowel in de gevel- als in de middenwanden raam- en deursparingen aanwezig zijn, is op die plaatsen sprake van penanten, fig. 4 en 7). De balkonplaat van 215 mm dik overspant op die manier de 6,3 m van zijwand naar zijwand. Constructief gezien zijn de balkons losgehouden van de vloer.

De penanten waaraan de zijwanden van de balkons zijn bevestigd, zijn behoorlijk slank wat leidde tot een extra uitdaging bij de verankering van de isokorven. De reactiekrachten uit het balkon hebben daardoor zware, dichte wapening tot gevolg. De penanten zijn 1:1 uitgetekend om er zeker van te zijn dat alle wapening en isokorfstaven met de juiste buigstralen en dekkingen in de penant konden worden opgenomen. Door het betonmengsel aan te passen naar een hoge sterkte met een fijne korrel, konden de penanten in de door de architect gewenste slanke vorm worden uitgevoerd. De wanden en penanten van de kelder tot aan de 3e verdiepingsvloer zijn uitgevoerd in C53/65, daarboven is alles uitgevoerd in C35/45, met uitzondering van de kleine penanten waar balkons aan hangen. Deze zijn ook in C53/65 gestort.

Fundering

Doordat Hilversum op de zandgronden van de Utrechtse Heuvelrug ligt, hoefden geen funderingspalen te worden aangebracht. Op het zandpakket is op 4 m diepte een betonplaat van 1 m dik aangebracht – onder de toren zit een eenlaagse kelder met bergingen. De sterkteklasse van deze keldervloer is C35/45 en hij bevat 120 ton wapeningsstaal (foto 8). Er is een berekening gemaakt van de benodigde krimpwapening. Hiervoor wordt een aanzienlijk deel van het basisnet Ø25-150 gebruikt. Op de plaatsen waar de grote dwarskrachten in de vloer optreden is tevens beugelwapening opgenomen.
In de rekenmodellen zijn naast de windbelastingen ook de situaties belast-onbelast meegenomen. Ook het feit dat de wanden niet exact symmetrisch zijn, leidt tot een excentriciteit op het systeem. Dit vertaalt zich in lokaal hogere beton- en grondspanningen. De grote van de funderingsplaat is zodanig gekozen dat grondspanningen en horizontale verplaatsingen van het gebouw aan de top binnen de daaraan gestelde eisen blijven. De funderingsplaat is 1,5 m breder dan de footprint van het gebouw.

In een van de oksels van het gebouw is ook gelijk een funderingsplaat gestort voor de torenkraan. Voor de aannemer was de aanleg van deze fundering een behoorlijke uitdaging. Vanwege de aanwezigheid van een betonnen waterleiding, een riolering en een doorgaande weg vlak langs de bouwkavel (fig. 2) kon de bouwput namelijk niet overal worden uitgegraven met een talud. Plaatselijk was een grondkering nodig. Deze grondkering moest met behulp van een trillingsvrije methode worden aangebracht, omdat trillingen zouden kunnen leiden tot onacceptabele zettingen voor de hoofdwaterleiding. Bovendien moest de grondkering als verloren worden beschouwd, omdat het verwijderen ervan ook weer zou kunnen leiden tot onacceptabele zettingen. Daarom is aan twee zijden gewerkt met een CSM-wand (foto 8). Dit is een wand die in het werk wordt gemaakt door de harde zandige grondslag te versnijden en te vermengen met een cementmix.

Berekening

Om de dragende betonconstructie van de vierzijdig uitkragende toren te berekenen is het eindige-elementenprogramma AxisVM gebruikt. Hoewel het gebouw op het eerste oog symmetrisch lijkt, is dit ten gevolge van de diverse sparingen en asymmetrisch geplaatste balkons niet het geval. Om de berekening van de bovenbouw inzichtelijk te houden, is het model geknipt in twee losse modellen, namelijk de wanden in de x-richting en de wanden in de y-richting (fig. 9). In deze modellen zijn ook de vloerschijven gemodelleerd, die de wanden aan elkaar koppelen (fig. 10). Op deze manier kon de stijfheid, de verdeling van de belastingen over de verschillende wanden en de horizontale vervorming worden bepaald.

Het effect van de koppeling van de twee systemen op de stijfheid van het geheel is niet meegenomen. Wel is in een aantal vereenvoudigde modellen bepaald welke gevolgen het samenwerken van de wanden in de cijferassen en letterassen heeft. Uit deze modellen blijkt dat de vervorming van de wanden ten gevolge van de koppeling met ongeveer 40% afneemt. Het totale gebouw is dus aanzienlijk stijver dan uit de berekening blijkt. Dit komt doordat in werkelijkheid de wanden gaan samenwerken omdat ze aan elkaar vast zijn gestort.
De doorsnede waar beide wanden elkaar raken is gecontroleerd op de afschuiving die er doorheen moet. Beide afzonderlijke wanden zijn vervolgens gewapend alsof de koppeling er niet is, wat voor de wanden een veilige aanname is.
Vervolgens is nader ingezoomd op de verschillende spanningen in de wanden om de wapening te bepalen. Hierbij is rekening gehouden met de 120 minuten brandwerendheidseis.

Uitvoering

Tot en met de wanden op de tweede verdieping was het in de uitvoering een kwestie van traditioneel stapelen van betonwanden met daarop de breedplaatvloeren. Maar vanaf ongeveer peil +10 m beginnen de wanden uit te kragen. Rondom de toren is een steigerconstructie mee opgetrokken die steeds de stortbelasting van een bovengelegen verdiepingsvloer en het eigen gewicht van één laag prefab balkons kan dragen (foto 11). Deze steigerconstructie kon echter de hoge stortbelasting uit de uikkragende wanden niet dragen. Daarom zijn in iedere betonwand onder de uitkragingen stalen jukken gemonteerd, bevestigd via stekankers aan de wand (fig. 7). Deze jukken dragen de stortbelasting van de uitkragende wanden en de daarop dragende verdiepingsvloeren. Gedurende de bouw zijn de jukken bij iedere nieuw te maken uitkraging mee naar boven verplaatst.

Omdat de uitkragende betonwanden tijdens de uitvoering de stortbelasting van de bovenliggende wanden en vloeren moeten kunnen dragen, treden tijdens de uitvoering andere krachten op dan in de eindsituatie. Per stap in de uitvoering is hiervan een beschouwing gemaakt en waar nodig is wapening in de wanden toegevoegd. Er zijn eisen gesteld aan de minimale betonsterkte van de wanden in de verschillende uitvoeringsfasen. Voor de aannemer is een werkvolgorde uitgeschreven waarin per fase is aangegeven wat de betonsterkte zou moeten zijn voordat verder mocht worden gebouwd. Dit is door de aannemer samen met de betoncentrale gemonitord. Op een enkele plaats zijn zelfs wandsparingen tijdelijk dichtgestort om op die manier de capaciteit van de wandschijven te verhogen en daarmee meer snelheid in de uitvoering mogelijk te maken.

Stalen jukken dragen de stortbelasting van de uitkragende wanden en de daarop dragende verdiepingsvloeren

Betonprijs

Het resultaat mag er zijn. Sinds 2017 pronkt er bij binnenkomst van Hilversum vanuit het oosten een heel bijzondere woontoren. Dat was ook de mening van de jury van de Betonprijs 2019, die het project tot winnaar in de categorie woningbouw heeft uitgeroepen.

Reacties

Patrick van der Linden 24 februari 2021 18:49

vanwege een opdracht in mijn opleiding voor uitvoerder en bouwkunde moet ik beschrijven hoe de balkons bevestigd worden aan uitkragende gevels en de nadelen en voordelen er van beschrijven. zodoende wil ik graag verder lezen in dit artikel om er iets van op te steken.

Woontoren Belvedère, Hilversum (foto: Lisanne Redegeld)
x Met het invullen van dit formulier geef je Cement en relaties toestemming om je informatie toe te sturen over zijn producten, dienstverlening en gerelateerde zaken. Akkoord
Renda ©2021. All rights reserved.

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie AccepterenWeigeren