C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t il i teit sb o u wcement 2001 230Hoogbouw is een relatief begripen sterk afhankelijk van de omge-ving waarin wordt gebouwd. InEuropa rekent men op veel plaat-sen gebouwen van meer dan bij-voorbeeld twaalf verdiepingen altot de hoogbouw, terwijl een ge-bouw van zestig verdiepingen insteden als New York of Chicagoamper deze benaming krijgt. Inde `Monograph on Planning andDesign of Tall Buildings' van deCouncil on Tall Buildings andUrbanHabitat,wordtdevolgendedefinitie gehanteerd:"...Een hoog gebouw is een ge-bouwwaarvandehoogteeengroteinvloed heeft op de planning, hetontwerp en het gebruik..."Gezien het relatieve begrip vanhoogbouw, is dit naar de meningvan veel deskundigen dan ook deenig juiste definitie.Een sleutelbegrip bij hoogbouw iszonder twijfel het verticaal trans-port:? van mensen;? van goederen;? van lucht, water, elektriciteit,informatie en afval;? van krachten;? tijdens de bouw;? tijdens de sloop;en meer.De door de hoogte gedicteerde,specifieke problematiek maakthoogbouw tot specialistenwerkmet een eigen know-how. Ditgeldt zonder uitzondering vooralle disciplines en professies. Hetis ook zo dat een gedegen kennisen inzicht in deze problematiekessentieel zijn voor het wel of nietsuccesvol slagen van elk hoog-bouwproject.S p e c i f i e k e p r o b l e m a t i e kInvergelijkingmetlaagbouwisbijhoogbouw een aantal specifiekeaspecten aan te wijzen waarmeehoogbouw zich duidelijk van laag-bouw onderscheidt en die omextra aandacht vragen. Enkele vandeze aspecten zijn hierna in eenwillekeurigevolgordeweergegeven.Horizontale stijfheid en dynamischgedrag van gebouw als geheelNiet de sterkte en stabiliteit, maarde stijfheid en het dynamischgedrag onder invloed van wind-belasting zijn vaak bepalend voorhet te kiezen constructiesysteemen voor de afmetingen ervan.WindbelastingOm de windbelasting op het ge-bouw en haar onderdelen nauw-keurig te kunnen bepalen en dedynamische invloed hiervan ophet geheel te kunnen vaststellen,is een windtunnelonderzoek bijhoogbouw onontbeerlijk.Verticaal transportNiet de constructie, maar de voor-zieningen benodigd voor het ver-ticaal transport nemen vaak hetleeuwendeel van het vloeropper-vlak in beslag. Goede oplossingenhiervoor zijn daarom van cruciaalbelang.Bouwtijd en daaraan gekoppeldrenteverliesDe hoogbouw is per definitiemoeilijk in fasen op te leveren. Ditbetekent dat eerst het totale bouw-werk moet worden gerealiseerdalvorenstotingebruiknemingkanworden overgegaan. Snelle bouw-tijd is daarom van groot belang.Met toenemende hoogte neemtechter het windverlet toe en wordtook het verticaal transport vanbouwmaterialen bepalend.UitvoeringZeer veel aandacht moet daaromworden besteed aan de logistiekvan het verticaal transport vanmensen, materialen en middelenen aan de alternatieve conceptenhiervoor. Ook alternatieve con-structieconcepten zijn voor demogelijke oplossingen van hetverticaal transport van materialentijdens de bouw vaak essentieel.BrandveiligheidDe hoogte dicteert ook andereconcepten voor het bestrijden vanbrand en voor de nodige bouw-kundige voorzieningen die de vei-ligheid van de gebruikers vanhoogbouw moeten garanderen,zoals `fire rescue floors' enz.GevelonderhoudDe hoogte is een verzwarendefactor bij het onderhoud van degevels. Onderhoudsvrije vormenen materialen zijn daarom aan tebevelen.Netto/bruto-vloerverhoudingIn vergelijking tot laagbouw (ofgangbare verdiepingbouw) wordtHybride constructies logisch vervolg op materiaalontwikkelingenHoogbouwen: een kwestievan beton ?n staalprof.Dipl.-Ing. J.N.J.A. Vambersky, TU Delft, faculteit der Civiele Techniek en Geowetenschappen / CorsmitRaadgevend Ingenieursbureau BV, RijswijkHoogbouw kan in een aantal gevallen antwoord bieden op de uitdagingen diedoor nieuwe ontwikkelingen in onze maatschappij worden gesteld. Maar ookhier geldt dat elke nieuwe oplossing ook nieuwe problemen meebrengt die omspecifieke aandacht en oplossingen vragen. In dit artikel wordt ingegaan opde uitvoeringgerelateerde aspecten van hoogbouw en op de invloed die dezeaspecten op het ontwerp hebben.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t il i teit sb o u wcement 2001 2 31bij hoogbouw het oppervlakteren-dementongunstigbe?nvloeddoorhet grotere ruimtebeslag van deverticale transportvoorzieningen,de dragende constructiedelen(kolommen en wanden) en deinstallatieschachten.MarktDoor de hoogte ingegeven, omvatelk hoogbouwproject ook perdefinitie een grote hoeveelheidvierkante meters vloeroppervlak.De eerder genoemde moeilijkefasering betekent, dat al deze vier-kante meters bij oplevering in eenkeer op de markt beschikbaarkomen en door de markt moetenkunnen worden opgenomen.Vervormingen ondergrondDe hoogte van het gebouw houdtook in dat op een relatief kleingrondoppervlak (plattegrond vande hoogbouw), een grote verticalebelasting wordt geconcentreerd.Deze grote belasting kan aan-zienlijke zakkingen van de onder-grond tot gevolg hebben. Zakkin-gen die zowel de bestaandeomliggende bebouwing, als deeventuelelaagbouwdieonderdeelmaakt van het hoogbouwprojectzelf,negatiefkunnenbe?nvloeden.WindhinderTen gevolge van de hoogte van hetgebouw neemt meestal ook dewindhinder rondom het gebouwtoe. Om de mate hiervan al in hetontwerpstadium te kunnen be-palen en de te nemen maatrege-len op hun effectiviteit te kunnenbeoordelen, moet in de meestegevallen een windtunnelonder-zoek worden uitgevoerd.Dit windtunnelonderzoek, indiengoed opgezet en tijdig met de con-structeur geco?rdineerd, kan danvaak in ??n keer en op hetzelfdemodel als het windbelastingson-derzoek worden gedaan.SchoorsteeneffectMeer dan bij de overige verdie-pingbouw dient bij hoogbouwaandacht te worden besteed aanhet mogelijk ontstaan van eenhinderlijk schoorsteeneffect inschachten, trappenhuizen, videsen dergelijke.Ongelijkmatige vormveranderingenvan verticale constructie-elementenBij ongelijkmatige belasting vande verticale elementen zoalskolommen, wanden en kernen,kunnen ten gevolge van kruipmaar ook ten gevolge van elasti-sche verkortingen, ongelijkma-tige vervormingen over de hoogtevan deze elementen ontstaan.Deze ongelijkmatige vervormin-gen kunnen schade tot gevolghebben. Aandacht is in deze opzijn plaats, ook daar waar ver-schillende materialen met ver-schillende elasticiteitsmoduli voordiverse verticale elementen wor-den toegepast, bijvoorbeeld eenbetonnen kern in combinatie metstalen kolommen enz.TemperatuurinvloedenDezelfde aandacht behoeven ookde constructie-elementen die aande fluctuerende buitentempera-tuur worden blootgesteld.Uit het voorgaande moge duide-lijk zijn dat hoogbouw per de-finitie duur is. In elk geval veelduurder dan laagbouw. Aan deene kant betekent dit dat deopdrachtgever van hoogbouwzich hiervan bewust moet zijn envoldoende redenen moet hebbenom deze relatief hoge kosten teverantwoorden en te accepteren.Aan de andere kant houdt dit ookin, dat er in elk ontwerp van hoog-bouw bewust naar alternatievenmoet worden gezocht die metbehoud van de beoogde functieen uitstraling, de hoge kostenkunnen drukken. Dit lijkt eenopen deur, omdat dit in beginselvoor elk project geldt. Bij hoog-bouw worden de effecten ervanechter altijd aanzienlijk versterktdoor de factoren hoogte, omvangen de daarin schuilende repetitie.Hierna wordt dieper ingegaan ophet verticaal transport tijdens debouw, de bouwtijd, de uitvoeringen de hiermee samenhangendeontwerpkeuzes.B o u w t i j d , r e n t e v e r l i e se n k e u z e c o n s t r u c t i e fc o n c e p tZoals eerder gezegd is hoogbouwper definitie moeilijk in fasen opte leveren. Dit betekent dat eersthettotalebouwwerkmoetwordengerealiseerd alvorens tot inge-bruikneming kan worden overge-gaan. Dit heeft weer als gevolg dat1 | World Trade CenterTowers in New York2 | World Trade Center:stalen gevelkolommenover verschillendeverdiepingen als ??nelement aangevoerd engemonteerdC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t il i teit sb o u wcement 2001 232het gehele, in de bouw van hethoogbouwproject ge?nvesteerdekapitaal renteverlies levert. Snellebouwtijd is daarom van grootbelang om dit renteverlies zo veelmogelijk te beperken.Snelle bouw wordt echter op ver-schillende fronten door de hoogtevan het bouwwerk in negatievezin be?nvloed. Zo neemt met detoenemende hoogte het windver-let toe en neemt ook het verticaaltransport van bouwmaterialenmeer tijd in beslag. Met de toene-mende opvoerhoogte wordt hetkraanbeslag groter. De benodigdetijd voor het oppikken van een lastmet de kraan wordt langer. Ditbetekent dat naarmate men hogergaat bouwen, er ook naar alterna-tieven gezocht moet worden diedeze negatieve invloeden uitslui-ten of zo veel mogelijk beperken.Oplossingen kunnen gezochtworden in:Extra kraancapaciteitDezeoplossing,diealseerstevoorde hand ligt, is echter aan beper-kingen onderhevig. Dit omdatvoor veel kranen op de doorgaansbeperkte plattegrond van eenhoogbouw geen ruimte is. Dekranen zitten elkaar al snel in deweg. Twee torenkranen op eenhoogbouwtoren is al snel hetmaximum haalbare en er moetenaparte en kostbare voorzieningenvoor worden getroffen.Constructieprincipes en -systemendie (verticale) kraanbewegingen zoveel mogelijk beperkenTe denken valt aan toepassing van`metal deck'-vloeren waar grotepartijen stalen golfplaten als ??npakket in ??n kraanbewegingomhoog kunnen worden gehesenom vervolgens met de hand teworden uitgelegd. Ook grotebouwelementen zoals kolommendie als ??n stuk over verschillendeverdiepingen worden uitgevoerd,bieden een oplossing waarmeezowel het kraanbeslag als debenodigde tijd voor het makenvan de verbindingen positiefwordt be?nvloed. Voorbeelden vandeze oplossing zijn de WorldTrade Center Towers in New York(foto's 1 en 2): twee hoge gebou-wen, die enige tijd de hoogstegebouwen van de wereld zijngeweest en volledig in construc-tiestaal zijn uitgevoerd.Bouwlift als alternatief transportHiermee kunnen ook zwarebouwelementen worden gehesen.Meestal houdt dit in, dat ook hethorizontaal transport op de vloeraan deze oplossing wordt aange-past. Een voordeel hiervan is dathiermee niet alleen extra trans-portcapaciteitkanwordenbewerk-stelligd, maar ook dat deze oplos-sing redelijk weer- en wind-ongevoelig kan worden uitge-werkt.Voorbeelden zijn het gebouw`Delftse Poort' te Rotterdam(foto's3en4)enhetbouwsysteem`TheBigCanopy'(foto's5en6)datdoor de Japanse bouwonderne-ming Obayashi is ontwikkeld. Inbeide gevallen is sprake van eenredelijk tot zeer ver doorgevoerdetoepassing van prefabricage alsconstructietechnologie. Hetgekozen constructiesysteem, deuitvoering en hierin met namehet verticaal transport, zijn verre-gaand op elkaar aangepast. Opge-merkt moet worden dat beidevoorbeelden in de realisering vanhoogbouw nogal uniek zijn. Hetunieke ligt vooral in het feit datmet deze systemen toepassingvan prefab beton in hoogbouw opeen ongekend grote schaal moge-lijk is gemaakt. Dit terwijl deprefab-betontechnologie juist van-wege het tijdrovend hijsen vanrelatief zware betonelementenvaak als ongeschikte technologievoor hoogbouw wordt aange-merkt.Interessant is hier dat Obayashibeweert dat omwille van de snel-3-4 | Delftse Poort inRotterdam: uitvoeringmet een montageloodsfoto's: Ren? Kras5-6 | Uitvoering van een hoogbouwproject in Singapore met het bouw-systeem `The Big Canopy'. Het verticaal transport van de prefab-beton-elementen vindt plaats met een bouwlift. Het horizontaal transportwordt verzorgd door de overhead-kranen die aan de onderkant van de`canopy' zijn gesitueerd. De bouwlift en de `canopy' klimmen met debouw meeC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t il i teit sb o u wcement 2001 2 33heid van bouwen, in het systeem`The Big Canopy' de automatise-ring van zowel de productie alsvan de montage zeer ver is door-gevoerd. Er wordt geclaimd dat ervanwege deze automatiseringmet de productie van de elemen-ten en met de daadwerkelijkebouw pas wordt aangevangen alshet desbetreffende project tot indetail is uitgewerkt. Na de startvan de productie worden er geenwijzigingen meer toegestaan, hoeklein deze ook mogen zijn. Opzichzelf een heel interessant uit-gangspunt, dat alleen al voor eensnel verloop van de bouw kanzorgen en vooral door producen-ten en bouwers, op alle projectenongeacht het bouwsysteem, zouworden toegejuicht. Of dit ookgeldt voor de opdrachtgevers enprojectontwikkelaars, die vaak totop het laatste ogenblik op de eisenvan de markt moeten inspelen,valt te betwijfelen.Pompen van (hogesterkte)betonHet pompen van hogesterktebe-ton tot grote hoogten werd aan hetbegin van het laatste decenniumvoor het eerst voor superhoog-bouw tot ver in detail in ontwerpmeegenomen door het Ameri-kaanse ingenieursbureau Tomas-setti-Thornton uit New York. Hetbetrof het ontwerp voor de 1999'11" (ca. 650 m) hoge Miglin BeitlerTower (foto 7) van architect CesarPelli in Chicago. Door de terugval-lende markt werd dit gebouw wel-iswaarnooitgerealiseerd,maarhethiervooruitgewerkteconceptwerdenkelejarendaarnadoorhetzelfdeingenieursbureau met succes toe-gepast in het hoogbouwprojectPetronas Twin Towers in KualaLumpur in Maleisi?. In dit project(foto's 8, 9), dat overigens ook doorCesarPelliisontworpenenvoorzolang het duurt voor het hoogstegebouw in de wereld doorgaat, isin de hoofddraagconstructie opgrote schaal hogesterktebeton toe-gepast. Het beton is hier uitslui-tend door pompen tot op dehoogste verdiepingen van hetgebouwgetransporteerd[1,2].Omhet aantal kraanbewegingen tebeperken, zijn de vloeren in ditproject als staalbetonvloeren uit-gevoerd (fig. 10).De ontwikkeling van hogesterkte-beton, tezamen met de ontwikke-ling van betonpompen tot derge-7 | Miglin Beitler Tower teChicago; artistimpression8-9 | Petronas Twin Towersin Kuala Lumpurfoto's: Marco de NoodC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t il i teit sb o u wcement 2001 234lijke grote hoogten, heeft ervoorgezorgd dat er, naast het bouwenmet constructiestaal, voor con-structies van hoogbouw nu ookeen interessant alternatief voor-handen is. Recente ervaringenlaten zien dat er voor deze tech-nologie nagenoeg geen beperkin-gen aanwezig zijn wat betreft dehoogte van bouwwerken die hier-mee kunnen worden gereali-seerd. Veel interessanter is echter,dat deze technologie tevens eenpositieve invloed heeft op de snel-heid en de prijs van het hoogbouwen.Vooral de laatstgenoemde ontwik-keling, tezamen met de verdereevolutie van hogesterktebeton,heeft ertoe geleid dat bij de heden-daagse (super)hoogbouw nietmeer alleen staal als constructie-materiaal in aanmerking komt.Het zijn nu deze beide materialenwaarin, vaak in combinatie, dehoogbouwvanvandaagwordtont-worpen en gerealiseerd. Dankzijde hoge sterkte is beton niet meersynoniem voor lompe en groteafmetingen en biedt het alterna-tief verticaal transport hiervangrote voordelen.H y b r i d e c o n s t r u c t i e sHet spreekt voor zichzelf, datcombinaties van alle bovenge-noemde oplossingen mogelijkzijn. Deze worden dan ook in depraktijk meer en meer toegepast.Het credo in de hoogbouw vanvandaag is immers `if you can'tbeat them, join them', met alsresultaat hybride constructieswaarin diverse technologie?n enmaterialen worden toegepast tengunste van het totaal.Een recent Nederlands voorbeeldhiervan is het in voorbereidingzijnde hoogbouwproject `De Hol-landse Meester' in Zoetermeer(foto 11), ontworpen door de Ame-rikaanse architect van Neder-landse afkomst Ren? Steevensz.Hier is een uitzonderlijk slankehoogbouwmeteenL-vormigeplat-tegrond ontworpen, die per defini-tie zeer ongunstig is wat betrefttorsie en dynamisch gedrag, maareen zeer aansprekend architec-tonisch geheel vormt.De zeer moeilijke constructieveopgave is hier op onconventio-nele wijze opgelost door de vleu-gels van het gebouw in hoge-sterktebeton te ontwerpen en deuiteinden hiervan met een stalenmegavakwerk met elkaar te ver-binden tot een constructief juistzeer gunstige hybride driehoek-buisconstructie. Een oplossing,die aanzienlijke constructieve enuitvoeringstechnische voordelenbiedt en ook bijzonder goed inde architectuur van het gebouwpast. L i t e r a t u u r1. Hoogste gebouw ter wereldin beton. Technisch Nieuws,Cement 1996, nr. 22. Hamdan, M. et al, bewerkingS.J. Eijgenraam, Het hoogstegebouw ter wereld ? dePetronas Twin Towers inKuala Lumpur, Maleisi?.Cement 1996, nr. 9.3. Second Century of the Sky-scraper. Van Nostrad Rein-hold Company, 1986.4. Tall Buildings: 2000 andBeyond. Council on Tall Buil-dings and Urban Habitat,1990, 1991.5. Vambersky, J.N.J.A., Wat ishoogbouw: een overzicht vande belangrijkste aspecten diehoogbouw typeren. PAO-cursus Hoogbouw: `Waar ligthet verschil', Delft, 14 en 16maart 2000.10 | Petronas Twin Towers:plattegrond typischeverdieping. De hoofd-draagconstructie is inhogesterktebeton, devloeren zijn als staal-plaatbetonvloeren uit-gevoerd11 | Fotomontage van de invoorbereiding zijndekantoortoren`De Hollandse Meester'te Zoetermeer