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

Bijzondere constructies voor de Cooltoren

Draagconstructie met outrigger, overdrachtsconstructie en uitkragende vleugels Alexandros Glias, Maurice Prumpeler - 30 maart 2021

De skyline van Rotterdam krijgt er weer een nieuwe woontoren bij: de ruim 150 m hoge CoolTower of, op z'n Rotterdams gezegd: Cooltoren. Deze toren trekt de aandacht met grote uitkragende balkons en open gevels. Weggewerkt in het gebouw bevinden zich een aantal bijzondere constructies.

In het kort

  • Het gebouw is in twee delen gesplitst: de bredere plint en de toren.
  • Het gebouw is gefundeerd op één 2,0 m dikke betonnen poer, ondersteund door 167 Tubex-palen met een lengte van circa 55,0 m. Deze zijn in twee segmenten aangebracht.
  • Voor maximale flexibiliteit is gekozen voor een stabiliteitssysteem met twee outriggers en prefab kolommen achter de gevel.
  • Omdat een straat onder de toren doorloopt, is een overdrachtsconstructie van vier bouwlagen gerealiseerd.
  • De vleugels van de plint kragen uit vanuit de funderingsplaat om invloed op de belendingen te beperken.
  • Om de invloed van de ondergrond en de stijfheden van de elementen mee te nemen is gebruikgemaakt van vier verschillende EEM-rekenmodellen.

Projectgegevens

project: Cooltoren
ontwikkelaar: De Vijf Heeren bv
architect: V8 Architects
constructeur: Van Rossum Raadgevende Ingenieurs
second opinion constructies: Zonneveld Ingenieurs
geotechnisch adviseur: MOS Grondmechanica
second opinion geotechniek: Crux Engineering
installatieadviseur: Wolf Dikken Adviseurs
installateur: Spindler Installatietechniek
hoofdaannemer: Ballast Nedam
heiwerk: Funderingstechnieken Verstraeten
prefab beton: Hoco Beton
oplevering: medio 2022

De Cooltoren wordt momenteel gebouwd in de wijk Cool in het centrum van Rotterdam. De toren bevindt zich direct achter de Schiedamsedijk in het Baankwartier, een van de meest karakteristieke wederopbouwwijken van Rotterdam. De toren is onderdeel van het bestemmingsplan Cool, dat als doel heeft om het Baankwartier van een introverte stadswijk naar een levendig stedelijk gebied te transformeren. De toren telt 52 bouwlagen met 280 woningen. Het vloeroppervlak bedraagt circa 37.620 m2 en de totale hoogte is 154,4 m.
Het silhouet is opvallend: het zwaartepunt ligt in het midden. Door de plaatsing en variatie van de grootte van de balkons, verloopt het beeld van luchtig op straat naar zwaar in het midden naar wederom luchtig in de wolken (fig. 2).

Het gebouw is in twee delen gesplitst: de plint en de toren. De bredere plint bestaat uit zeven bouwlagen en heeft op de onderste verdiepingen naast woningen ook commerciële functies en bergingen. De toren bestaat uit 45 woonlagen met drie verschillende soorten appartementen: city-chic, mid crown en penthouses (fig. 3).

Aan de achterzijde loopt de Hoornbrekerstraat onder de toren door. Naast het gebouw komt een parkeergarage die bestemd is voor de bewoners van de toren. In deze garage zijn diverse installaties van de toren ondergebracht, zoals het sprinklerbassin.

Fundering

Het hele gebouw, de toren én de plint, is gefundeerd op een 2,0 m dikke betonnen poer van 31,0 m x 31,0 m (foto 4), die wordt ondersteund door 167 palen (fig. 5). Aan de achterzijde, waar de poer onder de Hoornbrekerstraat doorloopt, ligt de constructie 2,5 m verdiept onder het maaiveld, zodat het aanwezige riool boven de constructie kan doorlopen (fig. 6).

De palen zijn Tubex-groutinjectiepalen Ø720/950, een in de grond gevormde grondverdringende trillingsvrije paal met een permanente stalen casing en gietstalen boorpunt. Voor dit systeem is gekozen om trillingen aan de naastliggende belendingen te voorkomen en het benodigde draagvermogen te halen (foto 7). Het paaldraagvermogen bedraagt 7880 kN per paal. Het aanbrengen van de palen is uitgevoerd vanaf het maaiveld tot een diepte van NAP -56,50 m. In verband met de grote lengte van de palen zijn ze in twee segmenten aangebracht. In dit geval is bij deze palen eerst het eerste buissegment (met daaronder de schroefpunt) tot NAP -26 m in de grond geschroefd, waarbij vanaf de bovenkant van de Pleistocene zandlaag bentonietinjectie is toegepast. Vervolgens is het tweede buissegment (dat in het werk eerst uit twee delen tot één deel is samengesteld) op het eerste buissegment gemonteerd, waarna het geheel naar het beoogde paalpuntniveau is geschroefd met toepassing van groutinjectie. Hierbij is de eerder toegepaste bentoniet door het zwaardere grout verdrongen. Bij het installeren van de palen zijn twee heistellingen gebruikt. Eerst een lichtere stelling die de palen tot 26,0 m heeft geschroefd en daarna een tweede, zwaardere stelling die de palen tot het uiteindelijke inheiniveau van 56,5 m heeft geschroefd.
De palen zijn zo gepositioneerd onder de funderingsplaat, dat ze niet op trek worden belast.

Toren

Zoals eerder aangegeven is de Cooltoren verdeeld in twee hoofdstructuren: de plint en de toren. De toren bestaat uit een in het werk gestorte kern en vloeren, en prefab-betonnen kolommen nabij de gevel. De in het werk gestorte vloeren hebben een dikte van 250 mm. De buitenste kernwanden worden uitgevoerd met een dikte van 500 mm. De betonsterkteklasse van de in het werk gestorte elementen is C55/67 (voor sommige elementen wordt ook C70/85 gebruikt) en C70/85 voor het prefab beton.

Open gevels
De wens van de architect was om ‘open’ gevels te creëren en de constructie de plattegronden zo min mogelijk te laten belemmeren ten behoeve van een maximale flexibiliteit. De open gevel is gerealiseerd door in de gevel alleen kolommen als draagconstructie toe te passen en de vloer langs de gevel puntvormig ondersteund uit te voeren.

Stabiliteit
Vanwege de hoogte van het gebouw was de betonnen kern alléén niet stijf genoeg om de horizontale windbelasting op te nemen. Om het gebouw voldoende stijf te maken, is een stabiliteitssysteem met op twee niveaus outriggers (16e tot 20e en 32e tot 36e verdieping) gekozen. Per outriggerniveau zijn acht wanden toegepast die de kern met de gevelkolommen koppelt. Op ieder niveau zijn deze outriggerwanden vier verdiepingen hoog (fig. 8).

De eerste optie was de kernwanden met in het werk gestort beton en de outriggers en gevelkolommen in staal uit te voeren. In overleg met de aannemer is besloten de wanden van de outriggers uit te voeren in beton en in het werk te storten en de gevelkolommen in prefab beton uit te voeren.
In vier van de acht outriggerwanden zijn boven elkaar gelegen deursparingen aanwezig. Vanwege de beperkte verdiepingshoogte (2,95 m) en de benodigde deurhoogte is de lateihoogte slechts 465 mm. Om de optredende dwarskrachten te kunnen opnemen is de betonsterkteklasse van deze lateien C70/85 en C80/95.

Balkons
Elke appartement van de toren heeft zijn eigen uitwendige balkon (fig. 9). De uitkragingen van de balkons variëren over de hoogte van de toren. De grootste balkons bevinden zich in het midden van de toren. Op de middelste verdiepingen lopen de balkons zelfs helemaal rondom het gebouw. In verband met de grotere uitkragingen zijn deze balkons in staal uitgevoerd, omdat een lichte constructie nodig was. De overige balkons zijn in prefab beton uitgevoerd.

Omdat een straat onder de toren doorloopt, is een overdrachtsconstructie van vier bouwlagen gerealiseerd

Plint

De hoofddraagconstructie van de plint bestaat voornamelijk uit in het werk gestorte betonconstructies en deels uit prefab elementen en een staalconstructie. De stabiliteit van de plint wordt verzorgd door de betonkern en overige 500 mm dikke wanden (fig. 10). De plint kan verder worden verdeeld in de volgende hoofdconstructies: de ‘vleugels’ en de overdrachtsconstructie boven de Hoornbrekerstraat.

Overdrachtsconstructie boven de Hoornbrekerstraat
Zoals gezegd loopt aan de achterzijde een straat onder de toren door. Hier ontstaat een overspanning van circa 10 m. Om deze mogelijk te maken, is een overdrachtsconstructie van drie bouwlagen gerealiseerd, die de bovenliggende kolommen en deels de kern opvangen tussen as H en I (fig. 6, 11, foto 12). De constructie bestaat uit vijf stalen vakwerken en twee betonnen wandliggers.
In de overdrachtsconstructie is een tweede draagweg voorzien, waardoor een diagonaal van de vakwerken kan bezwijken zonder voortschrijdende instorting (fig. 13, 14). Om de krachten naar de stabiliteitswanden van het gebouw te brengen zijn er trekbanden (Ø40) in de vloeren van de 3e, 4e, 6e en 7e verdieping toegepast (fig. 10).

De vleugels van de plint kragen uit vanuit de funderingsplaat om invloed op de belendingen te beperken

Vleugels
De plint heeft een groter grondvalk dan de toren. In verband met mogelijke zettingsverschillen tussen de toren en de plint, en om afstand naar de funderingen van de naastliggende gebouwen te creëren, is besloten om een uitkragende constructie te maken, zogenoemde ‘vleugels’, die op de poer van de toren zijn gefundeerd (fig. 15). Op deze manier worden de toren en de plint door dezelfde constructie ondersteund waardoor geen zettingsverschillen ontstaan.
De constructie van deze vleugels bestaat uit vier hoofdwanden (twee per zijde) (fig. 10), die fungeren als 21 m hoge wandliggers met een uitkraging van 6,4 m. Deze wanden dragen de vloeren en de dwarswanden van de vleugels. Omdat de krachten in de uitkraging te groot waren en de palen op de rand van de poer deze krachten niet konden hebben, zijn aan beiden kanten van de poer drie palen aangebracht (fig. 5).

Staalconstructie in de gevel
Om een zo flexibel mogelijk gebruik van de begane grond te realiseren en deze ruimte kolomvrij te houden, zijn er slanke stalen kolommen toegepast in de gevel. De beganegrondvloer en de funderingsbalken hangen in de eindsituatie aan deze stalen kolommen, die weer zijn opgehangen aan de uitkragende wanden. In de bouwfase fungeerde de kolommen als tijdelijk ondersteuning van de uitkragende wanden.

Om de invloed van de ondergrond en de stijfheden van de elementen mee te nemen is gebruikgemaakt van vier verschillende EEM-rekenmodellen

Berekeningswijze / modellering project

Voor de engineering van het project is gebruik gemaakt van vier EEM-rekenmodellen, vanwege de complexiteit van het project in relatie tot de ondergrond.

  • Een model zonder de invloed van de grond.
    Hierbij staan de palen als verende ondersteuning onder de fundering (fig. 16). De palen hebben een gelijke paalstijfheid voor de palen voor kortdurende en langdurende belastingen.
  • Een model met de invloed van de grond.
    Hiermee is de invloed van de zettingen op de lange termijn bepaald. Dit rekenmodel is in samenwerking met MOS Grondmechanica ontwikkeld om het zettingsgedrag nauwkeurig te kunnen bepalen. Naast de grondplaat zijn in dit model de palen als staafelementen gemodelleerd om ook de paalkopzakking en lineaire axiale paalverkorting in rekening te brengen (fig. 17).

Op basis van het model zonder de invloed van de grond, zijn drie variaties gemaakt om de krachten in de lateien van de outriggers te toetsen.

  • 1e model: De E-modulus van de kolommen is gelijk aan de E- modulus van de kernwanden.
    Dit is ongunstiger voor de krachten in de lateien, omdat verticale belastingen vanuit de kolom naar de kern worden afgedragen via de outriggers.
  • 2e model: De E-modulus van de kolommen is 20% minder dan de E-modulus van de kernwanden.
    Omdat de kolommen prefab zijn, hebben deze bij montage al een deel van hun krimp gehad. Hierdoor zijn de kolommen stijver dan de kernwanden, waardoor de lateikrachten minder hoog zullen worden, maar de kolomkrachten hoger.
  • 3e model: De E-modulus van de kolommen is gelijk aan de E-modulus van de kernwanden (net als het eerste 1e model), maar de E-modulus van de vloer is veel lager.
    Dit is gedaan om de om de bijdrage van de vloer te onderzoeken.

Voor de beschouwing van de uiterste grenstoestand is per onderdeel het maatgevende model aangehouden.

Efficiënte samenwerking

De 2 m dikke poer, die deels ook nog eens verdiept ligt, is uitgevoerd in een bouwput met gestempelde damwanden (foto 18). Voor de realisatie van de bouwput moest de bestaande bebouwing worden gesloopt. Een uitdaging was de aanwezigheid van plaatselijke kelders onder deze bebouwing. Als eerst zijn de bestaande kelders lokaal gecrusht, zodat de damwanden konden worden geïnstalleerd. Daarna kon de rest van de kelders binnen de gesloten damwandkuip verder worden gesloopt.
Door het verschil in opzet van de plattegrond en verschil in complexiteit van de verdiepingen, is er door de aannemer voor gekozen twee verschillende uitvoeringsmethoden toe te passen. Voor uitvoering van de plint is een traditionele wand- en vloerbekisting gebruikt. Na de 7e verdieping, waar de standaard plattegrond van de toren start, zijn de wanden van de kern met een klimbekisting uitgevoerd, zodat een maximale bouwsnelheid kon worden bereikt. De klimbekisting van de kern loopt drie verdiepingen vooruit op de uitvoering van de gevelkolommen en de vloeren. Om de verdiepingscyclus zo kort mogelijk te houden, worden de gevelkolommen uitgevoerd in prefab beton en wordt de vloer uitgevoerd met een paneelbekisting. De verdiepingscyclus van de vloeren bedraagt zes werkdagen.

Vleugels
Het gedeelte van de plint dat zich onder de toren bevindt is vooruit getrokken op de bouw van de vleugels. Met de vleugels is gestart, nadat de 7e verdieping gereed was. De vleugels rustten tijdens de bouwfase op de oude palen van de oorspronkelijke bebouwing. In verband met het beperkte draagvermogen van deze palen en om grote zakkingen van de vleugels te voorkomen, zijn eerst twee verdiepingen gerealiseerd. Nadat de uitkragende wanden over de eerste twee verdiepingen van de 'vleugels' waren gestort, werden ze tijdelijk ondersteund totdat ze als uitkragingen konden fungeren. Daarna zijn de ondersteuningen verwijderd en is de rest van de vloeren en wanden gestort, waarna die wanden zich als uitkragende wandliggers gedroegen. Zodoende kon het ontwerp worden geoptimaliseerd en is overmatige belastingen op de ondergrond voorkomen. Tijdens gebruiksfase is het belangrijk om het niveau van de grond te controleren zodat er geen contact is tussen de grond en de vleugels. Om deze reden zijn plaatselijk kruipluiken geïnstalleerd.
Om en om is steeds een plintverdieping aan de ene zijde van de toren gebouwd en vervolgens aan de andere zijde, zodat de uitkragende vleugels elkaar in evenwicht bleven houden.

Efficiënte samenwerking

De Cooltoren is een uniek hoogbouwproject waarbij hoogte, buitenruimte, comfort en spectaculaire uitzichten zijn gecombineerd. Dankzij een efficiënte samenwerking tussen constructeur, opdrachtgever, architect, aannemer en overige adviseurs is een flexibele plattegrond ontwikkeld met rondom open gevels van vloer tot plafond. Het project is momenteel in uitvoering en de ruwbouw is tot de 20e verdieping gevorderd. Verwacht wordt dat het gebouw medio 2022 wordt opgeleverd.

Reacties

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 ©2022. All rights reserved.

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie AccepterenWeigeren