themaVorstelijke allure7201242themaVorstelijke allureRenovatie kantoorgebouw De Monarch in Den HaagVorstelijke allure 72012 431 Artist's impression van het totale project De Monarch, met drie nieuwebouwvolumes rondom de 52 m hoge bestaande bouw in het middenbestaande vloerrand geplaatst. De grootste opgave in deEngineer&Build-opdracht uit 2010 was een zeer snelle oplevering.Bij het uitwerken van het constructief ontwerp is daarom ookgezocht naar optimalisaties voor het versnellen van de bouwtijd.Eind 2010 kon met de engineering worden gestart en begin2011 moest de eerste paal van fase 1 de grond in. Op datmoment werd de opdracht voor het constructieve deel gewij-zigd in een Design&Build-opdracht, waarbij de volledigeontwerpverantwoordelijkheid werd overgenomen.Bij de constructieve uitwerking van het definitieve ontwerp zijndiverse optimalisaties gevonden. Deze zullen per gebouwdeelworden behandeld. Het oorspronkelijke constructieve ontwerpIn 2010 werden aan de Beatrixlaan in Den Haag vier nieuwekantoortorens gepland. Daartoe zou De Monarch, debestaande toren op die plek, worden gesloopt. Uiteindelijkbleek het behoud van deze 52 m hoge toren, samen metnieuwbouw van drie torens, een betere optie. Het bestaandegebouw moest met 7,5 m in de lengte worden uitgebreid. Tenbehoeve van een optimaal ontwerp is de bestaande constructiezo goed mogelijk uitgenut.1ing. Henk Hazelaar, Bart schureBAM Advies & EngineeringDe Monarch aan de Beatrixlaan in Den Haag, een project vanontwikkelaars Provast en ASR Vastgoed, is in drie fasen opge-deeld. De eerste fase bestaat uit de renovatie en uitbreiding vanhet bestaande gebouw (ca. 19 500 m2BVO) en de realisatie vaneen naastgelegen nieuwe tweelaagse ondergrondse parkeergele-genheid voor 182 auto's (2500 m2). Fase 2 en 3 betreffen driekantoortorens (ca. 51 500 m2VVO) met daaronder eveneenseen tweelaagse ondergrondse parkeergelegenheid. De laatstetwee fasen worden in dit artikel buiten beschouwing gelaten.De huurder van het bestaande pand had 2000 m2extra vloerop-pervlak nodig. Hiertoe werd het bestaande gebouw aan de west-zijde uitgebreid met 7,5 m in de lengterichting (fig. 2). Ook werdde oude gevel verwijderd en een nieuwe gevel op 750 mm uit dethemaVorstelijke allure72012444 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 453000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 30009000kanaalplaatvloerd = 200 mmbestaandeconstructienieuweconstructie2a 2b 340 41 42 43 44 45kanaalplaatvloerd = 200 mmbestaandeconstructienieuweconstructie3000 3000 3000 3000 300090002 Vierde verdiepingsvloer in het oorspronkelijke (a)en nieuwe constructieve ontwerp (b)3 De bestaande westgevel wordt gestript endaarna met 7,5 m uitgebreidvoor het bestaande gebouw met de uitbreiding en de funderingvan de parkeergarage werd volledig gewijzigd. In drie maandentijd moesten het nieuwe ontwerp, de nieuwe constructievebestektekeningen en -berekeningen en ook de uitvoerings-tekeningen en -berekeningen worden gemaakt.Parallel met dit traject was er ook overleg met de gemeente.Want het nieuwe constructieve ontwerp was een wijziging opde bouwaanvraag en de vergunning was inmiddels verstrekt.Na het beantwoorden van de vragen van de gemeente kon deeerste paal met een minimale vertraging de grond in.KantoorgebouwBestaand kantoorgebouwIn het archief van de gemeente waren alle berekeningen entekeningen van het gebouw aanwezig. De hoofddraagconstruc-tie van het bestaande kantoor bestaat in hoofdzaak uit een inhet werk gestorte betonconstructie. De gevelkolommen zijnprefab uitgevoerd. De vloeren bestaan uit een vlakke plaatvloervan 180 mm met over de kolommen een versterkte strook van230 mm. De gevelkolommen staan h.o.h. 1,5 m en de midden-kolommen h.o.h. 3,0 m. Stabiliteit wordt in de langsrichtingdoor vier stabiliteitswanden gewaarborgd en in de dwarsrich-ting door twee. Het skelet staat op een half verdiepte kelder-doos, waarvan de kelderwanden als wandligger functioneren.Het gebouw is gefundeerd op prefab palen (360 x 360 mm2)met een verzwaarde punt (550 x 550 mm2). Het inheiniveaubedroeg NAP -16 m, capaciteit 1100 kN. De gevel bestond uitzware prefab elementen met horizontale glasstroken.Oorspronkelijk ontwerp: renovatieIn het oorspronkelijke ontwerp werden in het bestaande skeletde tussenkolommen in alle gevels verwijderd (foto 3). Hierdoorwas de h.o.h.-afstand van de overblijvende gevelkolommen inovereenstemming met de middenkolommen (3,0 m h.o.h.). Zoontstond meer openheid in de gevel. De capaciteit van deversterkte vloerstrook langs de gevels was, door het vervangenvan de zware gevel met een lichtere vliesgevel, voldoende omde vergroting van de overspanning van de vloeren, van 1,5 mnaar 3,0 m, zonder extra voorzieningen te realiseren.Oorspronkelijk ontwerp: uitbreidingIn verband met de doorlopende kantoorruimte van bestaandnaar nieuw werden in de westgevel meer bestaande kolommenverwijderd dan alleen de tussenkolommen. Hierdoor werd debelasting op de overblijvende kolommen te groot en moestendeze worden vervangen door nieuwe prefab kolommen.Vorstelijke allure 72012 4542stalen koker 350/350/8gewapend en gevuld met betonstekankers en stekeindenaangelaste consolekoker 200/120/10 (S355)kanaalplaat 200 mmHEB220 (S355)250200180704564 Detail van de aansluiting tussen de nieuweaanbouw en de bestaande verdiepingsvloer5 Door het toepassen van consoles is eenenkele rij kolommen mogelijk ter plaatsevan de aansluiting van de uitbreiding6 De oude gevel is verwijderd en een nieuwegevel werd op 750 mm uit de bestaandevloerrand geplaatstNieuw ontwerp: uitbreidingVoor het realiseren van optimalisaties werd het archiefonder-zoek nog eens overgedaan en zijn de gewichts- en stabiliteits-berekeningen van de bestaande constructie aan een naderonderzoek onderworpen. Uit de bestaande stabiliteitsbereke-ningen bleek dat de langsstabiliteit van het bestaande gebouwwordt geleverd door de stabiliteitswanden en door portaal-werking van de vloeren en de kolommen.Inzet van het nieuwe ontwerp was het laten vervallen van denieuwe stabiliteitswand en de extra rij kolommen (fig. 2). Ditzou ruimtelijk-functioneel grote voordelen voor de huurderopleveren. De structuur van de bovenbouw, kolommen metkanaalplaatvloeren, bleef ongewijzigd. Om dit te realiseren, isgekeken naar de capaciteit van de bestaande constructie. Doorhet laten vervallen van de nieuwe stabiliteitsvoorziening in deuitbreiding, moesten de stabiliteitsvoorzieningen in debestaande constructie voldoende capaciteit hebben voor hetHet oorspronkelijk ontwerp van de uitbreiding van 7,5 m voorzagin een eigen fundering en stabiliteitsvoorziening. De uitbreidingwas ontworpen met kanaalplaatvloeren zonder druklaag op hoed-liggers en prefab-betonkolommen. Voor de stabiliteit was in hetnieuwe gedeelte een L-vormige kern toegevoegd. De kanaalplaat-vloeren werden met doken aan het bestaande skelet gekoppeld.Voor het dragen van de nieuwe vloeren werd in het nieuwe deel,langs de westgevel van het bestaande deel, een extra rij kolommennaast de bestaande kolommen geplaatst.Deze rij kolommen en de stabiliteitsvoorziening werden gefun-deerd op zware uitkragende funderingsbalken. De nieuwepalen moesten immers op voldoende afstand van de bestaandepalen worden geplaatst. De fundering werd niet gekoppeld aande bestaande constructie. Als paaltype was gekozen voor eentrillingsvrij paalsysteem (Fundexpalen, ?460 mm, inheiniveauNAP -22 m, capaciteit 2000 kN). Dit in verband met het naast-gelegen conservatorium.In het oorspronkelijk ontwerp was de interactie tussen debestaande en de nieuwe constructie nog niet nader uitgewerkt.De fundering was niet gekoppeld aan de bestaande constructie,terwijl de verdiepingsvloeren dat w?l waren. Deze gecompli-ceerde interactie van oud en nieuw en de moeilijk in de plan-ning uit te voeren stabiliteitsvoorziening en fundering warende redenen om het constructieve ontwerp opnieuw te bekijken.themaVorstelijke allure720124641NMLK42 43 443000600060003000150001405076156006006003000 3000600 x 2050600 x 2050600x2050koppelen aan bestaandkoppelen aan bestaandbestaande kelder nieuwe fundatie 7uit het originele advies van Deltares ook daadwerkelijk zijntoegepast. Tevens is de capaciteit van de verzwaarde punt-palen bepaald volgens de huidige normen. De opneembarebelasting bedraagt, afhankelijk van de sondering, tussen de1300 en 1600 kN.OnderzoekUit de impact echo- en schmidthamermetingen en het destruc-tief onderzoek (drukken van cilinders), dat in de DO-fase ingang was gezet, bleek dat de betonkwaliteit, K300, in de loopvan de tijd voor de vloeren opgelopen was naar C28/35 en voorde kolommen en wanden naar C53/65.De eis van de gemeente was dat de bestaande en de nieuwesituatie volgens de huidige regelgeving moesten worden door-gerekend. Ook is er gekeken naar het verschil tussen de huidigenorm, TGB1990, en de norm van destijds, TGB1955 (tabel 1).Hieruit bleek dat ook in de regelgeving enige marge zat.opnemen van de extra horizontale belastingen. Bovendien is debelasting op de bestaande stabiliteitsvoorzieningen door hettoevoegen van de uitbreiding excentrisch geworden.De bestaande kolommen ter plaatse van de doorgang zijn inhet aangepaste ontwerp vervangen door stalen in plaats vanbetonnen kolommen. Hierdoor kon de ligger van de uitbrei-ding met consoles aan de nieuwe stalen kolommen wordenbevestigd en kon de extra rij kolommen in de uitbreidingvervallen (fig. 4 en foto 5). De bestaande wandligger in dekelder, waar de nieuwe kolommen op staan, en de bestaandepalen onder de wand moesten hiervoor wel voldoende capaci-teit hebben.Voor de brandwerendheid zijn de stalen kolommen gevuld metgewapend beton.FunderingIn het archief van de gemeente waren geen stukken aanwezigover het funderingsadvies. Op het originele palenplan stondook geen paaltype vermeld. Wel duidelijk was dat er prefab-betonpalen zijn gebruikt, maar of de destijds gebruikelijkeverzwaarde punt is toegepast, was niet te herleiden. De beno-digde kennis werd geleverd door Grondmechanica Delft(Deltares). Zij waren adviseur van het originele plan. Uit hungoed geordende archief bleek dat er inderdaad verzwaardepuntpalen zijn toegepast.Bij het doormeten van de bestaande palen door de grond-mechanisch adviseur kon worden geconcludeerd dat de palenTabel 1 Vergelijk TGB1955 en TGB1990TGB1955 TGB1990windbelasting 1,15 kN/m2niet over de gehele hoogte constant1,41 kN/m2vanwege de l/h over de gehelehoogte constantveiligheidsfactoren materialen: 1,0voor alle belastingen: 1,8materialen: 1,2permanent: 1,35 / 1,2veranderlijk: 1,5vervormingseisen 1/1500h gehele gebouwhoogte1/1000h voor ??n verdieping1/500h gehele gebouwhoogte1/300h voor ??n verdieping41 42 43 443000bestaande gebouw nieuwe aanbouw3000 30001200x12001200x12001500 x 12002500 x 12001500 x 1200NMLK600012501250150003000150006000Vorstelijke allure 72012 4787 Fundering ter plaatse van de uitbreiding in oorspronkelijke (a) en nieuwe con-structieve ontwerp (b)8 3D-model van de constructie met in het rood de kernenBerekening EEMAlle gegevens uit het aangepaste ontwerp zijn in een3D-elementenmethodeberekening omgezet. Het bleek dat allebedachte optimalisaties mogelijk waren. Uit de EEM-bereke-ning volgde dat de gemiddelde vervorming van het aangepastegebouw 86 mm is en plaatselijk bij de westgevel 115 mm. Deeigenfrequentie is 0,44 Hz.De opbouw van de EEM-berekening is volgens een strakkemethodiek en lagensysteem uitgevoerd in SCIA Engineer. Hier-door kon het model redelijk eenvoudig worden uitgerekendvoor drie verschillende `bouwfasen': de bestaande toestand, debestaande toestand na sloop van de tussenliggende kolommenen de nieuwe toestand.Na berekening van de bestaande toestand in de BGT zijn deresultaten ook vergeleken met de werkelijke verplaatsingen vanhet gebouw. Door de asymmetrische plaatsing van de kernwan-den, en dus ook asymmetrische stijfheid, was de inschatting dathet gebouw naar ??n zijde zou overhellen. Metingen kwamennauwkeurig overeen met deze inschatting.Met de modellen `bestaande toestand na sloop' en `nieuwetoestand' kon nauwkeurig worden ingeschat in hoeverre dezeingrepen invloed hebben op de krachten in wanden en kolom-men en verplaatsingen en eigenfrequentie.Voor de UGT is de situatie met een tweede-orde-E-modulusbeschouwd. Het gebruikte EEM-programma mist echter defunctionaliteit om de uitkomsten en wapeningshoeveelheden tegebruiken om materiaaleigenschappen te berekenen en zo teitereren tot een evenwichtssituatie. Een `uitgekleed' programmaals Ansys kan hier veel beter mee omgaan, als de gebruikerbereid is de uitvoer als parameters te gebruiken voor de invoervan een volgende stap.Uiteindelijk is ervoor gekozen om met de gevonden krachten inde kernen en de aanwezige wapening de E-modulus te bereke-nen per kern (zie rode delen in fig. 8). Deze E-modulus wordtweer ingevoerd in de materiaaleigenschappen. Hierdoor wijzi-gen de optredende krachten weer. Na een iteratie van driestappen volgde een resultaat dat qua orde van grootte overeen-stemt met de krachten waarmee de E-modulus van de materia-len was bepaald. Nu kon uit de krachten de benodigde wape-ning worden bepaald. Deze is vergeleken met de daadwerkelijkaanwezige wapening en die bleek te voldoen.Het resultaat van de gehele exercitie is dat de bestaandeconstructie optimaal werd uitgenut. Externe verstijvingenwaren niet nodig. Een nadeel is dat de tijd die nodig was voorde engineering van het gebouw een factor twee ? drie keergroter is dan in een vergelijkbaar nieuwbouwproject.Enerzijds komt dit omdat de constructies (afmetingen, kwali-teit, wapening) niet meer zijn te be?nvloeden en dus niet uitpraktische overwegingen konden worden overgedimensio-neerd. Anderzijds vergen het model, de verschillende stappenen de precisie veel tijd, met name rekentijd. Bij een minimalewijziging (bestaande balk iets korter) moet het gebouw weerworden herberekend.Ook het feit dat een EEM-berekening moeilijk eenduidig entransparant kan worden gepresenteerd, is lastig in het ontwerp-proces en verdient veel aandacht. Een berekening kan pas alsgoed worden bestempeld als de opsteller en derden deze goedkunnen controleren. Daarvoor is transparante uitvoer nodig.Bij dit project is hier extra aandacht aan besteed.ParkeergarageDe nieuwe tweelaagse ondergrondse garage ligt tussen hetbestaande gebouw en de Beatrixlaan. Hiervoor moest debestaande halfverdiepte parkeergarage worden gesloopt. Debestaande palen zijn gesneld en ingemeten. Trekken van debestaande palen was niet aan de orde vanwege de water-remmende laag op NAP -14 m.Vorstelijke allure7201248thema99 Het project De Monarchheeft bewezen dat revitali-sering van bestaandegebouwen voor project-ontwikkelaars met eenduurzame visie interessan-te mogelijkheden biedtbestaande gebouw waren groutankers niet de meest voor dehand liggende keuze. Vanwege de vierkante vorm van debouwput (ca. 50 x 60 m2) was een relatief eenvoudig inwendigstempelraam mogelijk, dat alleen bestond uit diagonale stem-pels in de hoeken. Het stempelraam kon zonder verticaleondersteuning worden uitgevoerd (max. lengte 35 m).Zodoende werd er in het midden van de bouwput een groottransportgat gecre?erd, waarbij een onbelemmerd transportvan bouwmaterialen mogelijk werd.Tot slotHet project De Monarch heeft bewezen dat revitalisering vanbestaande gebouwen voor projectontwikkelaars met eenduurzame visie interessante mogelijkheden biedt. Door hetuitnutten van de bestaande constructie gaan rendement enduurzaamheid hand in hand, wat interessante mogelijkhedenvoor de toekomst biedt. pRoJecTgegevensproject De Monarch Iopdrachtgever De Monarch I BV (Provast en ASR Vastgoed)architect KCAP Architects & Plannersopdrachtnemer BAM Utiliteitsbouw, regio Den Haagconstructeur BAM Advies & Engineeringconstructeur DO DHV, Den Haaginstallaties BAM Techniekgevel De Groot & Vissergrondmechanisch advies Geometeerste paal januari 2011oplevering januari 2012aanneemsom 30 miljoenOorspronkelijk ontwerpDe tussenvloer en het kelderdek waren ontworpen als bekis-tingsplaatvloeren met over de kolommen verzwaarde stroken.Het stramien is 7,8 x 8,1 m2. Langs de Beatrixlaan en hetbestaande gebouw is een betonwand aangebracht en langs detwee zijkanten een stalen damwand. Dit vanwege de geplandetoekomstige parkeergarages van de volgende fasen. De funde-ringsplaat zou worden uitgevoerd als dikke plaat met poerenonder de kolommen. De poeren zouden worden gefundeerd opFundexpalen, zowel op trek als op druk gedimensioneerd.Nieuw ontwerpBehalve de funderingsplaat en het paalsysteem is het oorspron-kelijk ontwerp ongewijzigd gebleven. Uit de sonderingen blijktdat de lagen direct onder de funderingsplaat draagkrachtig zijn.Door de afwezigheid van een bovenbelasting op de garagebleek een fundering op staal met alleen trekpalen in de vormvan Gewi-ankers, mogelijk. Bij de optimalisatie van de funde-ring is ook gebruikgemaakt van een EEM-berekening van hetgehele model. Een optimalisatie vormde het positioneren vande Gewi-ankers in de hoeken van de vierkante poeren.Door de aanwezigheid van de waterremmende laag opNAP -14 m is een gesloten bouwput mogelijk, zonder extrawaterremmende voorzieningen. De tijdelijke stalen damwandlangs de Beatrixlaan kan in zijn geheel worden terug-gewonnen. De twee damwanden aan de zijkanten zijn semi-permanent en worden op niveau -2 afgebrand bij de realisatievan de parkeergarages van fase 2 en 3. De sloten van deze semi-permanente damwanden zijn in verband met de waterdichtheidover de volledige hoogte afgelast. Het afsteunen van dedamwand is gerealiseerd door middel van een inwendig stem-pelraam. Gezien de locatie van het conservatorium en hetBREEAMHet gerenoveerde kantoor is het eerste gebouw in Nederland dathet certificaat`excellent'heeft behaald, de op ??n na hoogsteduurzaamheidskwalificatie. Om dit te bereiken is een uitgekiendinstallatieconcept in het kantoor aangebracht en zijn er duur-zame bouwmaterialen toegepast. Ook het hergebruik van debestaande betonnen draagstructuur en de gunstige ligging bijeen vervoersknooppunt hebben hieraan bijgedragen.