A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pU t i l i tei t sb o u w4 cement 2008 4ing. F. van Berge Henegouwen, Arupprof.dr.ir. J.C. Paul MBA, Arup/TU Delft fac. BouwkundeDe Centrale Openbare Bibliotheek van Amsterdam ismet tien verdiepingen en een netto vloeroppervlak van28 000 m? de grootste openbare bibliotheek vanEuropa. Samen met het aangrenzende kantoor maakthet deel uit van de stadsontwikkeling Oosterdokseiland(foto 1). Dit nieuwbouwproject bestaat verder uit hetConservatorium, een hotel, kantoren, winkels enwoningen, en is gebouwd op een tweelaagse onder-grondse parkeergarage.Optimale flexibiliteit constructie door integraal ontwerpenCENTRALEOPENBAREBIBLIOTHEEKAMSTERDAM1 |Artist view van hetOosterdokseilandA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pU t i l i tei t sb o u wcement 2008 4 5De bibliotheek (foto 2) biedt op elke verdiepingruimte voor een specifiek boekthema. Door de toe-passing van lage boekenkasten hebben de vloereneen open karakter. De boekenkasten zijn aan debovenzijde voorzien van verlichtingsarmaturen dievia strakke plafonds het licht weerkaatsen. De videsin de verdiepingsvloeren zijn niet alle recht bovenelkaar geplaatst, wat verrassende doorzichten geeft.De videranden zijn ingericht als werkplekken meteen vrije toegang tot internet. Verder bieden de ver-diepingen ruimte voor het houden van lezingen,exposities, theatervoorstellingen, opnamestudio's enstilteplekken voor studiemogelijkheden.De bibliotheek is uitgerust met een volautomatischboekensorteersysteem, dat aansluitingen heeft opelke verdieping en het boekendepot in de kelder. Debovenste verdieping is ingericht als restaurant meteen terras dat uitzicht geeft over de binnenstad vanAmsterdam. Het kantoor aan de achterzijde (spoor-zijde) van de bibliotheek heeft negen verdiepingen enkijkt uit over het Centaal Station en het IJ.D r a a g c o n s t r u c t i e b i b l i o t h e e kDe draagconstructie van de bibliotheek bestaat gro-tendeels uit in het werk gestorte vlakke plaatvloerenmet een kolommenstructuur op een grit van 8,4 bij8,4 m2(fig. 3). Het grit is afgestemd op de onderlig-gende parkeergarage. Hiermee is voorkomen dateen overgangsconstructie zou moeten wordengemaakt die minimaal ??n bouwlaag in beslag zounemen. Om gezien de ontwikkeling van de staal-prijs tot een economisch ontwerp te komen, is tij-dens de realisatiefase gekozen voor vloeren metVZA (voorspanning zonder aanhechting). Dit bete-kende niet alleen minder wapeningsstaal, maar ookdunnere vloeren, wat gewichts- en materiaalbespa-ring opleverde.De vloeropbouw bestaat uit een constructieve vloervan 280 mm monoliet en stofvrij afgewerkt beton,met daarop de verhoogde vloer. Uitgangspunt waseen vlakke uitvoering zonder kolomkoppen (foto 4).De vides in de verdiepingsvloeren zijn verspringendaangebracht. Vloerranden vallen hierdoor niet samenmet het kolomgrit (foto 5). Om de vloeren te realise-ren zijn ze in veel gevallen aan bovengelegen vloerenopgehangen met hangwanden of hangkolommen.De noodzakelijke vloerverzwaringen voor het ophan-gen van onderliggende vloeren zijn alle aan de boven-zijde van de constructieve vloer toegepast binnen deruimte van de verhoogde vloer.De stabiliteit van de bibliotheek wordt ontleend aandrie kernen, waarvan er twee grotendeels buiten devloerconstructie zijn geplaatst. De krachtsover-dracht van vloer naar kern wordt gerealiseerd doorslanke verbindingsbruggen. Dit geeft een laageigengewicht op de kernen. Met berekeningen isaangetoond dat de vervormingen binnen de gestel-de eisen blijven en dat de kernen gewapend kun-nen worden. De noordelijke kern verzorgt de stabi-liteit van zowel de bibliotheek als het kantoor.TheaterzaalHet theater bevindt zich op de hoogste verdiepin-gen. De betonnen gevouwen langswanden van dezedoosconstructie overspannen ruim 25 m en staantussen het grit van de kolommen. De wanden over-spannen van betonnen schijven in de westgevel totaan een in de constructie opgenomen samenge-2 |Vooraanzicht bibliotheekmet links en rechts destabiliteitskernen. De puiis voor een gedeeltebekleed met zonnecellen3 |Plattegrond bibliotheeken kantoor met stabili-teitskernen4 |Vlakke plaatvloer zonderkolomkoppenoostkernzuidkernwestwandwestkernnoordkernhoedligger kantoorbibliotheekvide vide sculptuurkolomA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pU t i l i tei t sb o u w6 cement 2008 4stelde stalen ligger die de belasting afdraagt naartwee kolommen. De gevouwen wand staat tussenhet grit van de kolommen. De samengestelde stalenligger bestaat uit twee in de fabriek gelaste I-vor-mige profielen die naast elkaar zijn gepositioneerd.In het werk worden de bovenflenzen met staalpla-ten gekoppeld. De verbinding is uitgevoerd metge?njecteerde voorspanbouten. Het zelfde is uitge-voerd voor de onderflenzen. Door de staalprofielente delen ontstonden er hijsbare staalelementen vanelk 20 ton. De tot een koker samengestelde liggerrust op twee kolommen. De ligger is opgenomen inde constructieve vloer van de theaterzaal. Aan hetuiteinde van de stalen ligger rusten de gevouwenzijwanden van de theaterzaal (fig. 6).De betonconstructie van de theaterzaal bestaat uiteen deels voorgespannen, gewapend-betonvloer metdaarop de traditioneel gewapende wanden. Het dakvan de theaterzaal bestaat uit voorgespannen prefab-betonliggers met een lengte van 20 m en uit kanaal-platen met een overspanning van 14 m.De constructie is pas zelfdragend als de gewapendedruklaag van het dak voldoende sterkte heeft. Omdatrelatief grote overspanningen moesten worden gere-aliseerd en de wanden niet rechtstreeks afdragen opkolommen is de constructie tijdens de uitvoering tij-delijk ondersteund door A-frames die wel de belas-ting naar de kolommen konden overbrengen.De onderstempelingsconstructie (A-frames) kondenniet worden verwijderd zonder dat dit gepaard zougaan met een gewijzigde belastingafdracht en dedaarbij behorende vervormingen. Om de vervormin-gen en de daarbij optredende spanningen te kunnencontroleren zijn er vijzels geplaatst onder de stalenligger. Op deze manier was het mogelijk de belastinggeleidelijk van de A-frames over te laten nemen doorde permanente stalen ligger en de kolommen.HangconstructiesOm het grit zoveel mogelijk te handhaven is er opdiverse plaatsen gekozen voor hangkolommen enhangwanden (fig. 7). De vloeren waaraan de hangcon-structie is opgehangen zijn lokaal verzwaard binnende beschikbare ruimte van de verhoogde vloer. Dehangkolommen zijn alle in staal uitgevoerd. Dewanden zijn van in het werk gestort beton. Zo is deoostgevel uitgevoerd met een betonnen hangwand.5 |Centrale vide met vrijgevormde vloerranden6 |Opbouw van de theater-zaal met de gevouwenwandenA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pU t i l i tei t sb o u wcement 2008 4 7Drie verdiepingen hangen aan deze betonnen wanddie op zijn beurt hangt aan vijf uitkragende balken.De constructieopzet heeft veel aandacht gevraagdtijdens de uitvoering. De vloeren zijn lokaal getoogdom ervoor te zorgen dat ze in de uiteindelijke situatievlak komen te liggen. Verder moesten veel vloerenlanger ondersteund blijven tot de uiteindelijke dra-gende constructie voldoende sterkte had ontwikkeld.Het voordeel dat vloeren bij gebruik van voorspan-ning eerder kunnen worden ontkist werd hierdoorteniet gedaan.D r a a g c o n s t r u c t i e k a n t o o rHet kantoor bestaat geheel uit een prefab casco. Deonderste kolommenrij bestaat uit zeven prefab sculp-tuurkolommen, die excentrisch en onder een hoekonder het gebouw staan (foto 8). De schuine standvan de kolommen veroorzaakt een inklemmingsmo-ment en horizontale reactiekrachten op de onderstetwee verdiepingen. Op deze kolommen staat de dra-gende prefab betonnen binnengevel. De gevelele-menten met een lengte van 7,2 m zijn voorzien van??n grote sparing. Ter plaatse van de sparing wordt degevel lokaal uitgebouwd met erkers die per verdie-ping verspringen.De onderste verdiepingsvloer op een hoogte van circa8,5 m is een breedplaatvloer. De reden voor dezekeuze is dat er voldoende schijfwerking en dwars-krachtcapaciteit aanwezig moeten zijn om de hori-zontale component ten gevolge van de scheefstandvan de kolommen af te kunnen dragen naar de in hetwerk gestorte kernen. De overige vloeren bestaan uitkanaalplaatelementen waarvan de dikte varieert van260 tot 400 mm. De schijfwerking van deze vloerenwordt gerealiseerd door een gewapende druklaag.Daar waar de overspanning tussen de dragendegevels groter is dan 16 m wordt de vloer onder-steund door ge?ntegreerde stalen liggers die ophun beurt de belasting afdragen naar rondeprefab kolommen.De stabiliteit van het kantoor wordt ontleend aantwee in het werk gestorte kernen en een kernwand.De grootste van de twee kernen is tevens een van destabiliserende kernen van de bibliotheek.SculptuurkolommenDe sculptuurkolommen onder het kantoor zijn vanantracietkleurig geprefabriceerd beton en hebben eenlengte van 12 m. Om de kolommen te kunnen trans-porteren zijn ze in drie delen vervaardigd. De sculp-tuurkolommen zijn geproduceerd in ??n grote kist.Om ervoor te zorgen dat de elementen naadloos opelkaar zouden passen zijn in eerste instantie in debekisting voor de gehele kolom het bovenste en hetonderste deel gestort. Na het verwijderen van de kop-schotten zijn respectievelijk de onderzijde van hetbovenste element en de bovenzijde van het ondersteelement ingesmeerd met een dunne laag was, waarnahet derde element er tussen is gestort. Voor de onder-linge verbinding tussen de elementen is gebruikge-maakt van staalprofielen en stekverbindingen. Destaalprofielen hoeven alleen schuifkrachten op tekunnen nemen. In het werk zijn de elementen gesta-peld waarna de verbinding is ge?njecteerd (foto 9).Speciaal aan deze kolommen is ook de oplegging vande onderste verdiepingsvloer. De console is namelijkmesscherp aan de onderzijde. Door rekentechnischhet onderste deel van de console te verwaarlozen, eentweede draagweg te cre?ren en betonsterkteklasseC53/65 toe te passen is de console te realiseren.K o l o m m e nDe sterkteklasse van de in het werk gestorte kolom-men varieert van C28/35 tot C84/105. De uitwendigemaat van de standaard kolommen bedraagt ?800mm. Lokaal is de constructieve diameter tot 700 mmgereduceerd om verlichting binnen dit profiel tekunnen integreren (foto 10). De slankheid, de hogekolombelasting tot boven 20 MN en de brandwerend-7 |Doorsnede bibliotheekmet hangconstructies8 |Sculptuurkolommenonder het kantoor-gedeeltetechnische ruimtetheater boxatriumhangwandhangkolomhangwandhangkolomA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pU t i l i tei t sb o u w8 cement 2008 4heidseis van 120 minuten hebben ertoe geleid dat dekolommen zijn uitgevoerd in C84/105.Ter bevordering van de brandwerendheid is erhuidwapening toegepast. Toepassing van vezelver-sterkt beton leidt namelijk niet tot een uitvoerbaarbetonmengsel.I n t e g r a a l o n t w e r pBij het ontwerp van de bibliotheek en het aangren-zende kantoorgebouw is Arup betrokken als adviseurconstructies, installaties en licht. Dit heeft geleid toteen goed op elkaar afgestemd integraal ontwerp. Voorhet ontwerp van de bibliotheek zijn eisen gesteld aande flexibele indeelbaarheid, de vlakheid van de pla-fonds en de beschikbare verdiepingshoogte.Om het verbruik van fossiele brandstoffen te beper-ken is een uitgekiend energiesysteem gerealiseerddoor een ge?ntegreerde aanpak van architectuur entechniek met energiebesparende elementen zoalskoude- en warmteopslag in de bodem en gebruikvan de draagconstructie als thermische massa. Ditheeft geleid tot een extra energiebesparing van 35%boven de EPN.De verhoogde vloer biedt ruimte voor sprinklerleidin-gen, data- en elektrabekabeling en het transport vanlucht. Door de ligging van de kernen buiten hetgebouw zijn lange en grote kanalen noodzakelijk. Ditzou grote invloed hebben op de verdiepingshoogte.Door de toepassing van een plenum is dit niet nodig.De verse lucht wordt vanaf de kernen via roosters inde verhoogde vloer geblazen en via de centrale videsnaar de technische ruimten afgevoerd.De verhoogde vloer biedt ook ruimte voor eventueleindelingswijzigingen die naderhand eenvoudig rea-liseerbaar zijn. Om aan de eis van een vlakke vloer-constructie te voldoen zijn de noodzakelijke vloer-verzwaringen in de beschikbare hoogte van deverhoogde vloer uitgevoerd.C o n c l u s i eDe Centrale Openbare Bibliotheek heeft door hetintegrale ontwerp een flexibele opzet. De openstructuur en de uitstraling trekken veel mensenaan, wat blijkt uit de grote bezoekersaantallen.Een ge?ntegreerde aanpak van architectuur en tech-niek met energiebesparende elementen zoals kou-de- en warmteopslag in de bodem, zonne-energieen het gebruik van de draagconstructie als thermi-sche massa, heeft geleid tot een gebouw met lageenergielasten. nProjectgegevensproject:Centrale Openbare Bibliotheek Amsterdamopdrachtgever:Oosterdokseiland Ontwikkeling Amsterdam c.v.gebruiker:Openbare Bibliotheek Amsterdamarchitect:Architectenbureau Jo Coenen & Cobouwkundig advies:Arcadis Maastrichtadviseur constructies:Arup (in opdracht van Aronsohn-Arcadis Oosterdokseilandvof)adviseur installaties:Arup (in opdracht van Deerns raadgevende Ingenieurs)adviseur verlichting:Arupadviseur bouwfysica:Cauberg Huygenaannemer:Bouwcombinatie Hillen & Roosen ? De Nijs9 |Montage van de kolom-segmenten10 |Vide met kolommenvoorzien van verlich-tingsarmaturen