Opvallend slank4200970Opvallend slankMedio 2009 wordt het aan deRotterdamse Wijnhaven gelegenappartementen- en kantoorcom-plex `The Red Apple' opgeleverd.Op de oostelijk gelegen Punt zaldit gebouw het ­ althans voorlo-pige ­ hoogtepunt vormen vanhet Wijnhaveneiland. De 123 mhoge toren is met een platte-grond van 21 x 23 m een van deslankste torens van Nederland.Een doordacht stabiliteitssys-teem dat nagenoeg alle verticaleelementen mobiliseert, maakt ditmogelijk. Andere constructiefinteressante bouwdelen zijn deacht verdiepingen tellendeparkeergarage en een 15 muitkragend blok met woningen.170_77_14_RedApple.indd 70 11-06-2009 17:00:49Opvallend slank 42009 71TorenVan buitenaf lijkt de toren niet alleen bouwkundig maar ookconstructief alzijdig. De gevels kenmerken zich, zeker terplaatse van de hoger gelegen verdiepingen, door een zeer groteopenheid. Deze openheid neemt van ongeveer 60% op de 15deverdieping toe tot maar liefst 80% op de bovenste etages(fig. 2). Alle vier de gevels lijken op eenzelfde manier te zijnopgebouwd, waarmee een gelijkwaardige bijdrage aan dehoofddraagconstructie wordt gesuggereerd. Nadere bestude-ring leert echter dat er wel degelijk verschillen tussen de viergevels bestaan. Dat geldt niet alleen voor het verloop van depenanten, ook de dikte van het betondeel van de gevels vari-eert. Tevens is de openheid van de oost- en westgevel groterdan die in de noord- en zuidgevel.De toren is in zijn geheel opgetrokken uit ter plaatse gestortbeton. De betonsterkteklasse varieert van C53/65 voor dekelderverdieping tot en met de 5e etage, C35/45 voor de 6e toten met de 28e etage, tot C28/35 voor alle daarboven liggendeetages. Het variëren van de sterkteklasse is het resultaat van eenoptimalisatie tussen enerzijds vereiste sterkte en stijfheid enanderzijds het economische voordeel van lagere sterkteklassenen wapeningspercentages.In het ontwerp in oorsponkelijk uitgegaan van het tunnelbouw-principe. Van de oostzijde (Scheepmakershaven) naar de west-zijde lopen vier betonwanden, waarvan twee in de gevel. Lood-recht op deze wanden lopen tussenwanden, zodat de tunnel-wanden tot een stabiel geheel worden gevormd (fig. 3). De tweestabiliteitsgevels hebben een dikte van 350 mm. In de kelder,eerste en tweede verdieping neemt deze dikte toe tot 500 mm.De gevels zijn in feite raamwerken met steeds verspringendegevelopeningen. De raamwerken bestaan uit negen doorgaandepenanten, op verdiepingshoogte steeds gekoppeld door lateienmet een hoogte van 600 mm en de vloerschijven met een diktevan 220 mm. De penanten worden met de toenemende hoogtesteeds slanker. Het oplettende oog zal constateren dat het ogen-schijnlijk grillige verloop van de gevel eigenlijk geometrischgestructureerd is. Slechts drie van de negen penanten slingerenwerkelijk enigszins van links naar rechts, waarbij per verdie-ping de som van de verplaatsingen van links naar rechts steedsir. Erik Middelkoop en ir. Janko ArtsCorsmit Raadgevend Ingenieurs BV1 The Red Apple is een van de slankste torens van Nederlandfoto: Photoworkx Rotterdam2 De betonconstructie in de noordgevel. Duidelijk te zien is denaar boven toe steeds groter wordende openheid3 Typische plattegrond van de toren. Van links naar rechts zijnde vier stabiliteitswanden te onderscheiden, gekoppeld doorvier tussengelegen wanden in noord-zuidrichting3270_77_14_RedApple.indd 71 11-06-2009 17:00:50Opvallend slank4200972De fundering van de toren bestaat uit vier langwerpige poerenter plaatse van de vier tunnelwanden met een hoogte variërendvan 1500 tot 2000 mm. Deze poeren rusten vervolgens op 156vibropalen Ø 608 mm (voetplaat 730 mm) en een inheidieptevan 22 m ­NAP.ParkeergarageTussen de toren en het kopblok ligt het acht etages hogeparkeerhuis. De bovenzijde van de achtste verdieping ligt opeen hoogte van 25 m en valt daarmee samen met de zevendeverdieping van het kopblok. Deze gekoppelde vloer is geheelingericht als parkeerdek. Om deze acht etages in te kunnenpassen boven een begane grond met een bruto verdiepings-hoogte van 3,5 m, zijn de vloerconstructies zo slank mogelijkgehouden. Voor de overspanning van 11,4 m is een kanaal-plaatvloer met een hoogte van 260 mm gebruikt met daaropeen druklaag van 80 mm. In de gevels zijn deze vloerdelenopgelegd op geprefabriceerde balken, die op hun beurt weerrusten op prefab kolommen. Voor de inpandige balken zijnstalen hoedliggers gebruikt om de hoogte onder de vloer zomaximaal mogelijk te krijgen. De gehele garage wordt toegan-nul is, zodat er geen additionele horizontale krachten op hetsysteem werken. Beide gevels werken tot een hoogte van 70 mrekenkundig mee in de stabiliteit. Boven deze hoogte is debijdrage in de stabiliteit van de gevels buiten beschouwinggelaten.Om de stijfheid van de gevels zo nauwkeurig mogelijk in reke-ning te brengen zijn hiervoor aparte rekenmodellen opgesteld.Het ontwerp is zodanig opgezet dat de penanten die zich hetdichtst bij de tussenwand bevinden ook het minst ver vanelkaar gepositioneerd zijn. De overspanning van de tussengele-gen lateien blijft daardoor zo klein mogelijk. Tevens is hetverspringen van de penanten enigszins geregisseerd, zodat erop macroniveau als het ware schoren ontstaan in de gevel inplaats van zuivere raamwerken alleen. Uit de rekenmodellen isgebleken dat de toenemende effectiviteit van de penanten in denabijheid van de tussenwanden een equivalent bereikt van vijfvolledig benutte penanten. Dat gegeven is in het verdereontwerpproces als uitgangspunt gebruikt.De twee meer naar binnen gelegen tunnel- en tevens woning-scheidende wanden hebben een dikte van 350 mm aan debuitenzijden (500 mm in de kelder, eerste en tweede verdie-ping) en 280 mm tussen de twee loodrechte koppelwanden.Alle koppelwanden hebben een dikte van 280 mm. In hetmidden van het gebouw is zo een kern ontstaan. Deze kerndient ter ontsluiting van de woningen en het verticale transportvan personen, liften en leidingen. Omdat de gesloten kern hetniet mogelijk maakt voor dit gedeelte een tunnel te kunnentrekken, is een grote vloersparing gehouden, zodat de sluitkis-ten voor de tunnelwanden voor een volgende slag steeds doordeze vloersparing kunnen worden gehesen. Mede hierom zijnde lift- en leidingschachten als niet-dragende prefab betonnenschachten ontworpen. Het dubbele trappenhuis is eveneensmet prefab trappen ontworpen. De vloersparing is uiteindelijkter plaatse van het liftportaal gesloten met een prefab vloer-plaat.De oost- en westgevel waren in het oorspronkelijke ontwerpgeheel als prefab invulelementen gedacht zonder een dragendefunctie. De bouwcombinatie heeft er uiteindelijk voor gekozende toren met klimbekisting te bouwen in plaats van tunnelbe-kisting. Klimmen is weliswaar duurder, maar geeft minder kansop windverlet en een hogere bouwveiligheid, omdat het aantalbenodigde kraanbewegingen drastisch afneemt en veelvuldighijsen boven openbare gebieden niet nodig is. Door hetwegvallen van de noodzaak de oost- en westgevel later in tevullen, zijn ook deze wanden uiteindelijk in het werk gestortmet het klimbekistingsysteem (foto 4).470_77_14_RedApple.indd 72 11-06-2009 17:00:51Opvallend slank 734 Hoewel aanvankelijk was uitgegaan van tunnelbekisting is detoren uiteindelijk met een klimbekisting gerealiseerdfoto: Studio Henk van der Veen5 De architectonisch alzijdige toren met opengewerkte hoekenvoor maximale lichtinvalplattegrond zich in een stramien laat vatten, is de kenmerkendebeukmaat 5330 x 8000 mm (fig. 7). De stabiliteit wordt in denoord-zuidrichting verzorgd door een lange betonwand aan dewestkant, grenzend aan de passage en een gevelbreed stalenstabiliteitsverband aan de oostkant. In eerste instantie was ditverband een wat meer naar binnen gelegen, geknikte beton-wand met een groot atrium tussen wand en feitelijke oostgevel.De wens voor meer verhuurbare vierkante meters met behoudvan een zo open mogelijke gevel, heeft in de loop van hetontwerpproces tot dit stalen verband geleid. Het bestaat uitkelijk door een kern aan de buitengevelzijde, geheel bestaanduit prefab elementen. In deze kern huizen vier autoliften, zodathet ruimtebeslag voor verticaal transport beperkt blijft. Daar-naast verzorgt de kern de stabiliteit van het parkeerblok.De gehele constructie van de garage is boven de begane grondgedilateerd van de toren en het kopblok. Bij de toren is dezedilatatie eenvoudig gerealiseerd door boven de kelderbak elkdeel zijn eigen (verticale) constructie te geven. Bij het kopblokzou een dergelijke dubbelconstructie teveel inbreuk doen op detussen beide bouwdelen gelegen passage. De vloerdelen van devier boven de passage gelegen verdiepingen zijn daarom slechtsin horizontale zin onafhankelijk van elkaar door middel vaneen glijdende oplegging; in verticale zin dragen de vloerdelenvan het kopblok af op de kolomstructuur van de parkeergarage,terwijl ze qua stabiliteit tot het kopblok behoren.Net als in de aan de overzijde van de Scheepmakerstraatgelegen (blauwe) Waterstadtoren is in de kelder géén dilatatiegemaakt tussen de toren en de garage. Een dergelijke durevoorziening wordt vaak ontworpen op basis van de misvattingdat er een groot zakkingverschil tussen toren en naastgelegenlagere bebouwing zou ontstaan. Indien beide gebouwdelen opdezelfde manier, op dezelfde draagkrachtige laag wordengefundeerd, zullen beide bouwdelen gelijkmatig zakken alsgevolg van het inklinken van de daaronder gelegen grondlagen.De praktijk heeft inmiddels aangetoond dat dit verschijnsel hetkostbaar ontwerpen van een dilatatie overbodig maakt.KopblokHet aan de oostzijde gelegen bouwdeel vormt zowel het letter-lijke als figuurlijke kopstuk van het project en is dan ookgaande het ontwerpproces het Kopblok genoemd (foto 6). Hetgebouw beslaat in totaal zestien verdiepingen op de éénlaagsekelder. De onderste zes verdiepingen worden opgeleverd alscasco kantoorruimtes; de zevende verdieping, die samenvaltmet de achtste verdieping van het parkeerhuis, scheidt dekantoorlagen van de hierboven gelegen acht woonlagen. Ditbovenste blok kraagt aan de oostzijde 15 m uit ten opzicht vanhet kantoorgedeelte. De oostgevel van de woningen ligt ­ zijhet bijna 30 m hoger ­ daarmee exact boven de kademuur.Uitkijkend over de Oude Haven ervaart men dan ook hetgevoel boven het water te zweven. De totale hoogte van hetkopblok is 53 m, de grootste breedte is 37 m, de grootste lengtevan het gebouw bedraagt 47 m.Niet alleen qua functie, ook qua hoofddraagconstructie valt hetgebouw boven maaiveld in drieën te splitsen. Allereerst bestaathet onderste kantoorgedeelte uit een kolomstructuur en eenvlakke (breedplaat-)vloer. Voor zover een trapeziumvormige570_77_14_RedApple.indd 73 11-06-2009 17:00:52Opvallend slank746 Het aan de oostzijde gelegen bouwdeel vormtzowel het letterlijke als figuurlijke kopstuk van hetproject7 Twee typische plattegronden van het kopblok8 Een van de twee uitkragende betonwanden vanhet hoge kopblok. Ten behoeve van het doorzet-ten van de drukdiagonaal uit de uitkraging is dedeursparing op de negende verdieping verscho-ven. Onder de uitkraging is een deel van de tijdelij-ke ondersteuningsconstructie getekend9 Slechts vier stalen kolommen dragen het uitkra-gende gedeelte van het negen etages tellendehoge kopblokden niet wenselijk. Hiervoor is een tweede constructieprincipeontworpen: op deze laag wordt de gehele stabiliteit naast hetdoorlopende verband in de oostgevel verzorgd door zevendiagonalen, die de horizontale belasting uit het bovengelegenwoonblok afvoeren naar de ondergelegen betonwanden.Het hierboven gelegen uitkragende woonblok is samen met hetin het oog springende rode lijnenspel van de toren het meestmarkante deel van het gehele project (fig. 8). Door het ontbre-ken van zware, dichte constructieve elementen op de parkeer-laag lijkt het woonblok bijna te zweven boven de ondercon-structie. Deze illusie wordt nog eens versterkt als men vlaknaast de ondersteuning van dit deel staat, waar vier stalenHD-kolommen de uitkraging torsen (foto 9). De naar verhou-ding slanke stalen kolommen lijken de spot te drijven met hetgewicht van het bovenliggende, negen verdiepingen hogeuitkragende bouwdeel.Op de vier stalen kolommen en de achtergelegen betonkolom-men rusten in de gevels twee stalen spanten van 6 m hoog enmeer naar binnen twee betonwanden. Aanvankelijk waren ookdeze twee betonwanden ontworpen als stalen spanten, maareconomisch gezien waren betonwanden aantrekkelijker. Dezeontwerpwijziging is doorgezet, hoewel het bouwen van een inhet werk gestorte, uitkragende wand gecompliceerder is dan eenstalen spant. Het bouwen van betonnen wanden in plaats vandirect zelfdragende stalen spanten maakte namelijk het optuigenvan een omvangrijke tijdelijke hulpconstructie noodzakelijk.De woningen van het hoge kopblok zijn gelegen rondom hetmiddengebied, waar ze ontsloten worden richting de in hetmiddengebied gelegen prefab kern met liften en trappenhuis.Het middengebied, in feite een atrium zonder dak, wordt aange-vuld door twee vides, één aan de zuidzijde ter plaatse van debovenste drie etages, één aan de noordzijde van de 10e t.m. de15e etage. Deze vides hebben in belangrijke mate de beschikbareconstructieve werking van de uitkragende betonwanden bepaald.De wand aan de zuidzijde vond hierdoor zijn grens in de hoogte(zes verdiepingen), de wand aan de noordzijde is beschouwd alsvierendeelligger over de volle hoogte van het hoge kopblok.Op de punt van de uitkraging zijn de spanten en wanden metelkaar verbonden door een derde stalen spant in de kopgevel.Dit spant is geïntroduceerd voor twee doeleinden: ten eersteom de vervormingverschillen die in de tijd ontstaan door hetgemengd gebruik van staal en beton in de uitkragendeconstructies zoveel mogelijk te nivelleren, ten tweede omeen tweede draagweg en daarmee het vergroten van destalen kolommen met afmetingen tot HD 400x900 (S355), metdaartussen twee staande N-verbanden van betongevulde stalenbuizen Ø 457x16 mm. Deze verbanden zijn ten slotte gekop-peld met een kruisverband van massief Ø 140 mm. Voor destabiliteit in de oost-westrichting zijn de oost- en westgevelconstructief verbonden door een betonwand, waardoor eengroot H-profiel is ontstaan.Om ondanks de trapeziumvorm van het gebouw toch nognuttig gebruik te maken van de zevende etage als buitengelegen parkeergelegenheid, zijn grote doorgaande betonwan-670_77_14_RedApple.indd 74 11-06-2009 17:00:53Opvallend slank 42009 75Tijdelijke hulpconstructieOmdat de betonwanden hun volledige constructieve werkingpas konden vervullen bij een hoogte van zes verdiepingen,werden deze tot die tijd ondersteund door een zware staalcon-structie (foto 11). Deze constructie bestond uit twee dubbeleHE 800 B profielen onder de beide betonwanden. Deze balkenrustten aan de ene zijde op de stalen kolommen en waren opongeveer tweederde van de uitkraging voorzien van een extrasteunpunt in de vorm van stalen buiskolommen. De kolom-men, één per dubbele HE 800 B, waren niet rechtop geplaatstmaar juist schuin naar beneden om uiteindelijk uit te komenrobuustheid van de constructie mogelijk te maken.Het continue verspringen van wanden over de verdiepingen, devoortdurende noodzaak van het inpassen van stalen schoren inde plaats van wanden, de trapeziumvorm van het gebouw metdaarbij behorende windbelasting en de (asymmetrische)afdracht daarvan en de grote uitkraging van het gebouw met dedaardoor nog grotere asymmetrie ten opzichte van de windbe-lasting, zijn onderkend door al in een vroeg stadium de gehelestabiliteit driedimensionaal te modelleren (fig. 10). Het vroeg-tijdig hanteren van een dergelijk model maakte het mogelijkdat de planwijzigingen, benodigd om het project financieelhaalbaar te maken, doeltreffend en in kort tijdsbestek kondenworden geïmplementeerd. Ook tijdens het uitdetailleren van deconstructie en de engineering van hulpconstructies tenbehoeve van de uitvoering heeft dit model zijn nut bewezen.987b7a70_77_14_RedApple.indd 75 11-06-2009 17:00:57Opvallend slank76 4200910 3D-render van het gebruikte rekenprogramma11 Tijdelijke ondersteuningsconstructie van het hoge kopblok. De gevelspantenzijn inmiddels gemonteerd. Van de betonwanden is één verdieping gestortfoto: Studio Henk van der VeenNa een ontwerp- en bouwproces van ruim vijf jaar is er inRotterdam een project uit de grond gekomen dat niet alleen inNederland maar ook al in Europa en zelfs daarbuiten veelaandacht trekt van architecten, constructief ontwerpers,bouwers en anderen. Deze belangstelling voor een constructiefen bouwkundig zeer opvallend gebouw zal mogelijk nog veelverder toenemen als Rotterdam de plannen doorzet om deverschillende gebieden als Wijnhaven en Oude Haven doorvoetgangersbruggen met elkaar te verbinden. Deze toenamevan toegankelijkheid, samen met toekomstige (renovatie)plannen, maken wellicht van de Wijnhaven weer het centrumvan Rotterdam; daar waar de stad ooit is begonnen, dit keermet de Red Apple als rode eyecatcher. )I Projectgegevensproject Red Apple, Rotterdamopdrachtgever PWS Vastgoedontwikkeling BVarchitect KCAP Architects & Planners i.s.m.Ontwerpstudio Jan des Bouvrieconstructeur Corsmit Raadgevend Ingenieurs BVaannemer Bouwcombinatie Heijmerink ­ J.P. van Eesteren v.o.f.leverancier prefab beton Geelen betonleverancier klimbekisting Doka1110op de (permanente) palenfundering die is gemaakt ter onder-steuning van de vier stalen kolommen onder de uitkraging.Hiermee konden extra ­ tijdelijk te gebruiken - funderingspa-len achterwege blijven. Belangrijker was echter dat de toene-mende belasting op de stalen kolommen direct op de defini-tieve palenfundering ging werken, zodat de zakking in defundering onder de betonwanden evenredig kon toenemenmet de fundering onder de gevelspanten. Deze laatste zijnimmers vanaf montage zelfdragend geweest. Had men de buis-kolommen op een aparte fundering geplaatst, dan zou er bijverwijderen van deze kolommen een plotselinge vervormingworden geforceerd.Met behulp van het eerder genoemde 3D-rekenmodel zijnstapsgewijs de optredende vervormingen voorspeld met alsdoel de werkelijk gemeten waarden te spiegelen aan de bere-kende waarden. De vergeleken waarden bleken zeer nauwkeu-rig overeen te komen. De constructie heeft zich uiteindelijk ietsstijver gedragen dan het rekenmodel. De oorzaak hiervan ligtlogischerwijs in het feit dat er in werkelijkheid altijd meerverstijvende elementen aanwezig zijn dan in het model wordenopgenomen.70_77_14_RedApple.indd 76 11-06-2009 17:01:00