C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU til iteitsbou wcement 2005 656Met een imposante 48 m steekthet museum hoog uit boven eenkunstmatig aangelegde heuvel,gelegen direct tegenover de hoofd-ingang van de DaimlerChrysler-fabrieken (fig. 1). Van het totale6 hectaren grote oppervlak neemthet museum slechts 3500 m2inbezit. Desondanks biedt hetgebouw circa 17 000 m2aan ten-toonstellingsoppervlak, genoegvoor een reis door geschiedenis,heden en toekomst van het auto-merk met de karakteristieke ster.Het project omvat verder een tech-niekcentrale, een parkeergaragevan twee verdiepingen en een ver-bindingsgebouw. De 60 x 30 m2grote techniekcentrale (h = 5,5 m)is een rechttoe rechtaan betoncon-structie; de 70 x 50 m2grote par-keergarage is uitgevoerd in terplaatse gestort, schoon beton.Beide gebouwen worden in deeindtoestand onder een hoeveel-heid aarde bedekt.Met een grondoppervlak van4500 m2verbindt een 110 x 55 m2grote verbindingsruimte hetMuseumcomplex met het Merce-des-Benz Center. Ook hier weergrote vlakken in schoon beton(h = 5,5 m). In het middenbevindt zich een Arena met eendiameter van 40 m.De eerste steen werd gelegd op17 september 2003. In januari2005 is de ruwbouw van de ver-schillende onderdelen opgeleverd.O n t w e r pDe beboste heuvelachtige omge-ving van Stuttgart vormt een weel-derige achtergrond, met slechtseen paar daarbovenuit stekendebakens. Door te kiezen voor eenverticale structuur wordt hetSter-Collectie ondergebrachtin Klavertje DrieIn navolging van Volkswagen en Opel, krijgt ook het prestigieuze automerkMercedes-Benz zijn eigen museum. Komend voorjaar gaan in bakermatStuttgart de poorten open van dit tot `Mercedes-Benz Wereld' gedoopte com-plex, dat verder nog een nieuw verkoopkantoor (Mercedes-Benz Center), eenparkeergarage en allerlei publieke ruimtes omvat. Voor het ontwerp tekendehet Nederlandse architectenbureau UN Studio. De opdracht was het resultaatvan een in 2001 uitgeschreven internationale prijsvraag. Geheel in de stijl vandit bureau wordt het ontwerp gekenmerkt door grootschalige, meervoudiggekromde bouwdelen, die feitelijk alleen in gewapend beton konden wordenverwezenlijkt.1 |Computersimulatie vande nieuwe Mercedes-Benz WereldC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU tiliteitsbou wcement 2005 6 57museum deel van dit netwerk vanbakens en dus van het silhouetvan Stuttgart. Tezamen met defabrieken vormt het museum eennieuwe toegangspoort naar destad. De entree tot het museum iseen niveau verhoogd, om als hetware de museale functie boven deindustri?le omgeving te verheffen.Een gelijkmatig hellende heuvel,vormgegeven als landschap dermobiliteit, leidt de bezoeker naarbinnen.Het ontwerp bevat geen hoekenen rechte zijden, maar is ontwor-pen als dubbele helix (fig. 2).Nadat bezoekers met de lift naarde bovenste verdieping zijngebracht, leiden twee spiraalvor-mige hellingbanen hen van bovennaar beneden langs de thema'sMythos en Collection. Metgebruikmaking van de nieuwstemediatechnieken en elektronischefoefjes worden op negen vloerni-veaus circa 180 voertuigen endiverse verzamelingen tentoonge-steld.De keuze voor een dubbele helixals ruimtelijke structuur, stelthoge eisen aan het inlevingsver-mogen van ontwerpende ?n bou-wende partijen. De symmetrie vanhet `driehoekige' grondoppervlak,met `langszijden' van 80 m en inde vorm van een klavertje drie,verdwijnt als gevolg van de rotatiedie de opeenvolgende verdiepin-gen ondergaan. De blaadjes vanhet klavertje plooien zich als hetware rondom een gebogen, `drie-hoekig' en 40 m hoog atrium envormen daarbij vijf horizontalevlakken, die elk uit een ??n- resp.twee verdiepingen tellend deelbestaan.De vijf tweeverdiepingen tellende,zich naar het atrium richtendedelen presenteren in chronologi-sche volgorde de hoogtepuntenvan de ondernemingsgeschiede-nis: de Mythe Mercedes. De vijfeen verdieping tellende, naar bui-ten toe geori?nteerde ruimten(Collection) worden thematischingericht. Door het direct intre-dende daglicht vormen ze hettegenwicht op de enscenering vande Mythe. Dwarsverbindingen opelk niveau maken het bezoekersmogelijk uit beide elementen voorzichzelf een individueel program-ma samen te stellen.Op het niveau juist boven deentree eindigt de rondgang doorhet gebouw met het spectaculaireonderdeel `Races en Records',waarin de racegeschiedenis vanhet merk uit de doeken wordtgedaan.Technisch nadert het ontwerp degrenzen van de maakbaarheid. Deomzetting van de aansprekendegeometrie van het sculpturele ont-werp was slechts mogelijk in terplaatse gestort beton, waarbij hetmaken van de gladde oppervlak-ken voor de dubbelgekromdebouwdelen een bijzondere uitda-ging vormde. Alle noodzakelijkebasisgegevens werden door UNStudio als ruimtelijk computer-model aangeleverd en door deandere partijen verder uitgewerkt.De vervaardiging van de platte-gronden vanuit de driedimensio-nale basisgegevens verliep geheelautomatisch. Om de beschrijvingvan de dubbelgekromde vlakkente vereenvoudigen werd een speci-aal proc?d? ontwikkeld, dat hetmogelijk maakte de dubbelekromming in een aantal vlakkeelementen uit te drukken, die ver-volgens in de gewenste vorm kon-den worden geplooid.C o n s t r u c t i e p r i n c i p eHet gebouw kent acht verdiepin-gen die tot 6 m hoog zijn; deniveaus 3 t.m. 7 zijn standaardver-diepingen, de overige niveaus zijntelkens afwijkend. De verticalebelastingen worden deels via dedrie inwendig gelegen kernen endeels via in de gevelvlakken gele-gen wanden naar de funderingafgevoerd. De horizontale stabili-2 |Schematische 3D-presen-tatie van de bouwdelenMythos (geel), Twist(groen) en satellietker-nen (lichtgroen), waar deTwist-bouwdelen op deMythos-hellingbanenrusten3 |Overzicht van de bouw-plaatsC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU til iteitsbou wcement 2005 658teit wordt verzorgd door de onder-ling gekoppelde kernen.Een standaardverdieping bevattelkens een `Mythos'niveau en eenruim 1 m lager liggend `Collec-tion'niveau. Het Mythosniveauwordt aan de buitenzijde door eenringbalk omgeven, die als omlo-pende hellingbaan is uitgevoerden waarover men in het volgendeMythosniveau geraakt. De verbin-ding tussen twee Collectionni-veaus wordt verzorgd door eenschaalvormig draagelement, dezogenoemde `Twist'.De ringbalk wordt gevormd dooreen holle kokerligger met opstaan-de buitenrand, die afdraagt op dekernen en de gevelkolommen. Dekolommen hellen enigszins enhebben een complexe, zeshoekigedwarsdoorsnede. De gebouwgeo-metrie zorgt per verdieping voorverschillende kolomlengtes. Dekolommen zijn als gewapend-betonnen prefab elementen uitge-voerd, een enkele keer met stalenkern. Ook voor de belastingover-dracht aan de kolomvoeten en bijsommige koppelingen aan debovenzijde zijn ingestorte staal-profielen toegepast. Een door deaannemerscombinatie ingebrachtalternatief van gedeeltelijk gepre-fabriceerde kolommen met eenstaalmantel als verloren bekisting,is uiteindelijk in uitvoeringgebracht.Een Twist bestaat uit twee gedraai-de vlakken, die ter hoogte van dekern een verdiepingshoge koker-ligger vormen, die zich naar bui-ten toe tot een hellend dek ver-draaien. Tussen de dekken (d =0,5 m; B 55) zijn schotten aange-bracht (d = 0,6 - 1,0 m), die dienst-doen als verstijving van de koker-ligger resp. in het vlakkere deel alsbalkrooster werken.De vloeren bestaan uit stalen bal-ken (h = 0,8 - 1,0 m), waarop staal-plaatbetonvloeren zijn aange-bracht. De vloervlakken overspan-nen tot 30 m.U i t v o e r i n gDe bijzondere vormgeving van dediverse elementen had zo zijngevolgen voor de constructieveuitwerking. Vaak voldeden degangbare principes niet en moes-ten zelfs nieuwe rekenmethodenworden ontwikkeld. Maar ook deuitvoering zag zich regelmatigvoor bijzondere uitdagingengeplaatst.KolommenIn de beide ondergrondse niveauszijn gewapend-betonnen kolom-men met een zeshoekige door-snede (1,6 x 0,8 m2) toegepast. Dekolommen hebben een schuin-stand vari?rend van 70 tot 90?.Het beton werd aangebracht vanafstorthoogtes tot 8 m. Het bestekvermeldde verder een scherpeuitvoering van de hoeken en eenvast centerpenpatroon.Noemenswaard zijn nog de acht-tien zogenoemde `tetrapod'kolom-men, die de vorm hebben van eenomgekeerde en uitgeknikte Y entot 14 m hoog zijn.KernenDe drie hoofdkernen, die grenzenaan het atrium, hebben alledezelfde afmetingen: 15 x 5 x47 m3(l x b x h). De buitenzijdenzijn uitgevoerd in schoon beton.Net als bij de andere bouwdelenwas hier besteksmatig hoogoven-cement voorgeschreven. Vanwegede hoge wapeningspercentages(tot 350 kg/m3) moesten voor hetbetonneren speciale conceptenworden uitgewerkt. Om het bouw-proces te versnellen zijn klimbe-kistingen toegepast (foto 3). Deslaghoogten lagen tussen de4,5 en 5,9 m. Om de horizontalekrachten uit de vloeren te kunneninleiden, moesten uitkragendemassieve staalprofielen in deschoonbetonbekisting wordeningebouwd.De drie kernen werden in eencyclus van twee weken tegelijker-tijd opgetrokken. Ondergrondsonderscheidt ??n kern zich vanbeide andere door een enkelvou-dig gekromde, overkragendewand, de zogenoemde Bioscoop-wand. Deze is 10 m hoog en circa30 m lang en in schoon betonvervaardigd. De wanddiktebedraagt onderin 1,0 m en boven-in 2,5 m.VloerenEen van de vloeren (Races enRecords) is uitgevoerd als deel vaneen heus racecircuit (inclusiefkuipbocht) en is enkelvoudiggekromd met verschillende hellin-gen. De vloerconstructie bestaatuit een betonnen boven- en onder-schil, die op afstand wordengehouden door een gewapend-betonnen balkrooster. De onder-zijde van de vloer is volgens eenafgesproken plaatnadenpatroon inschoon beton afgewerkt.4 |Blik op de gemonteerdebekisting......C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU tiliteitsbou wcement 2005 6 59Basis voor de productie van devloerbekistingselementen waren3D-datamodellen, die boven- enonderschil, inclusief balkroosteren aansluitende bouwdelenomvatten. De geometrie werd ver-kregen door het plaatmateriaal opgeprefabriceerde `half'bekistings-elementen aan te brengen. Omeen rechtlijnige aftekening van debekistingshuid op het gekromdebetonoppervlak te kunnen berei-ken, moesten de bekistingsplatenzorgvuldig en rekeninghoudendmet de materiaaleigenschappenworden bijgesneden. Als plaatma-teriaal werd 9 mm dik Betoplangebruikt, dat met een CNC-machi-ne op maat werd gebracht.RingbalkenDe vijf circa 70 m lange Mythos-hellingen rusten als kokerliggers inde vorm van een halve cirkel op degevelkolommen. De doorsnede vande kokerligger transformeert vaneen rechthoek in een driehoek. Debovenzijde van de kokerliggerbestaat uit een staalplaatbetonvloer,de onderzijde is uitgevoerd als eenenkelvoudig gekromd schoonbe-tonvlak dat de gevelkolommenkoppelt. Inwendig bevinden zichtot 2,5 m brede schotten, om degrote belasting op de kolommen afte kunnen dragen. In de overblij-vende ruimte zijn reeds in de ruw-bouw allerlei technische installatiesondergebracht.Het fabricageproces van de ringbal-ken komt overeen met dat van deRaces en Records vloer.TwistenIn de vorm van een overgedimen-sioneerd scheepsschroefbladbegint een Twist ter hoogte vaneen trappenhuis als verdiepings-hoge, loodrechte kokerligger, omdan naar de gevel toe af te vlakken.Langs de gevel ontstaat hieruit eenzeer vlakke, bijna 40 m lange hel-lingbaan met een schuinte vancirca 13%. Boven- en onderzijdebestaan uit dubbelgekromde vlak-ken, de onderzijde bestaat boven-dien uit hoogwaardig schoonbeton. Ook bij de Twisten werd devorm opgebouwd uit samenge-stelde, driedimensionale bekis-tingselementen (foto 4, 5).Om de stabiliteit in de montage-fase te waarborgen, zorgden zwarehulpconstructies ervoor dat destortbelastingen (tot circa 2500 ton(!) per Twist of Mythos) kondenworden opgevangen en afgedragennaar de fundering. De verschil-lende faseringen zijn alle in kaartgebracht en doorgerekend. Eengroot aantal plattegronden endwarsdoorsnedes moest wordenvervaardigd om het inzicht in hetgebouw te vergroten.B e t o n t e c h n o l o g i eAl v??r de aanbesteding werd innauwe samenwerking met dearchitecten onderzocht of een uit-voering in schoon beton van dezegeometrisch ingewikkelde bouw-delen en onder ongetwijfeld moei-lijke omstandigheden ?berhauptmogelijk zou zijn. Vooruitlopendop de verwachte hoge wapenings-dichtheid werden bovendien alter-natieven voor het gebruikelijkeverdichten van het betonbeproefd. Verder werd de moge-lijke toepassing van verdichtings-vrije en verdichtingsarme be-tonspecie, met en zonder textiel-doek onderzocht.5 |...en het uiteindelijkeresultaat in schoon betonC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU til iteitsbou wcement 2005 660De onderzoeken toonden aan datom een optimaal schoonbetonop-pervlak te verkrijgen, toepassingvan verdichtingsvrije of verdich-tingsarme betonspecie niet per senoodzakelijk was. Gebogen bouw-delen die met een halfplastischebetonspecie waren vervaardigd,leverden een oppervlaktekwaliteitdie tegemoetkwam aan de hogezichteisen. Dit resultaat werd opde bouwplaats bevestigd metproefopstellingen op ware grootte,waarbij circa 300 m3beton werdgebruikt (foto 6).Eisen aan het betonNadere bestudering leerde dat hettoepassen van gevoelige beton-soorten te grote risico's zou geven,aangezien dit bouwproject zichsignificant onderscheidde vanandere, met verdichtingsvrije ofverdichtingsarme betonspecie uit-gevoerde projecten:? de levering in relatie tot schoonbeton moest over de completebouwperiode (vijftien maanden,waarin twee vorstperioden) ingelijkmatige kwaliteit verzekerdworden;? de schoonbetonhoeveelheidlag met circa 15000 m3(onge-veer 35% van de totale beton-hoeveelheid) ver boven hetgebruikelijke;? ongewoon was ook dat allerleischoonbetondelen naadloos aanelkaar moesten aansluiten, endit ook nog eens in verschil-lende perioden.Verder werd gerekend met eenextreem hoge verdichtingsinzet.Stortsessies waarbij tot zeventigtrilnaalden tegelijkertijd werdenbediend, waren heel gebruikelijk.SamenstellingOp grond van de onderzoeksresul-taten werd voor het schoon betoneen B 55, met toepassing vanhoogovencement voorgeschreven,om tegemoet te komen aan dewens van een zo licht mogelijkbetonoppervlak. De betonsamen-stelling was als volgt:? cement: 400 kg/m3CEM III/A42,5 N? water-cementfactor: 0,42? toeslagmateriaal: A16/B16Rijnzand, Muka-Splitt? superplastificeerder:Godelfluid SKwaliteitsgarantieOm zeker ervan te zijn dat degevraagde betonkwaliteit ook zouworden bereikt, werden specialemaatregelen genomen:? kwaliteitsovereenkomsten metalle leveranciers van betonuit-gangsstoffen;? beproeving van de aanlevertem-peraturen van elke cementleve-ring;? permanente meting van decementtemperatuur in decementsilo;? automatische vochtmeting vanalle toeslagmaterialen;? optische test van de cement-kleurschakeringen en innamevan monsters bij elke cementle-vering;? beproeving van de water-cementfactor in twee-uursritme;? om het vastgestelde tempera-tuursbereik van de betonspecie(15 - 25 ?C) te garanderen, werdeen door de betonleverancierzelf ontwikkeld, nieuw koelsy-steem in de betonmortelcentraleingebouwd. Daarmee kon debetonspecietemperatuur in dezomermaanden met maximaal6 ?C worden verlaagd;? aanstellen van een opzichter opde bouwplaats die namens debouwdirectie uitsluitend belastwas met technologische enlogistieke aspecten en met dehandhaving van de kwaliteitsga-randerende maatregelen;? voortdurende bijscholing enbijsturing van de medewerkersvan de betonmortelleverancier.De ervaringen op de bouwplaatshebben de juistheid van de beslis-sing, de schoonbetonbouwdelenmet robuust trilbeton te vervaardi-gen, aangetoond. Zo ging de aan-nemer halverwege de bouwperi-ode over tot een volcontinu uitvoe-ring. Dat had tot gevolg dat dezelf-de kwaliteit schoon beton op elkmoment van de dag ?n nachtmoest kunnen worden geleverd,uiteraard door verschillende stort-ploegen en in ??n en hetzelfdebouwdeel. De schommelingen bijvervaardiging, levering en inbren-gen van de betonspecie als gevolgvan deze discontinu?teit, kondenzonder probleem betontechnolo-6 |Proefopstellingen opware grootte ? hier eenTwist-model ? moestende haalbaarheid van deplanning aantonen.Tevens werden allerleimogelijke oppervlakte-kwaliteiten onderzochtC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU tiliteitsbou wcement 2005 6 61gisch in een stabiel mengsel wor-den verdisconteerd.B e k i s t i n g s t e c h n i e kZodra de bekistingsleverancierbekend was, werd deze partij bijhet verdere ontwerpproces betrok-ken. In verschillende projectgroe-pen werden voor de bouwdelenTwist en Mythos door middel vanwekelijkse bijeenkomsten in eentijdsbestek van vier maanden reali-seerbare productiemethoden ont-wikkeld. De opgedane kennis werdverwerkt in 3D-bouwtekeningen,waarmee de bekistingen kondenworden vervaardigd. De daadwer-kelijke maakbaarheid werd aange-toond met de eerder genoemdeproefopstellingen op ware grootte.Deze proefopstellingen, met afme-tingen tot 11 m hoog en 8 m lang,werden voor zowel de bouwdelenTwist als voor Mythos opgezet. Deverschillende hierbij ontwikkeldeoppervlaktekwaliteiten werdendoor het architectenteam gebruiktom uit te kunnen vinden welkbekistingsconcept en welke oppe-vlaktekwaliteit uiteindelijk zoudenmoeten worden voorgeschreven.Tegelijk werd hierbij getest of dedoor de architecten geleverde 3D-data voldoende houvast gaven omdit zeer afwijkende bekistingswerkop een betrouwbare manier verderuit te kunnen werken.Vanwege de vele bijzondere bouw-deelvormen, is circa 90% van de tebekisten vlakken gerealiseerd metspeciaal voor dit project vervaar-digde elementen. Uitgangspuntvormden weliswaar steevast PeriVario Basiselementen. De grote televeren hoeveelheden en de kortebouwtijd maakten dat de betrok-ken bekistingsfabrieken zich tothet uiterste moesten inzetten. Opsommige momenten waren invier verschillende fabrieken totwel vijftig gespecialiseerde bekis-tingstimmerlieden bezig om devele gegevens die door bijna dertigtekenaars waren vervaardigd effi-ci?nt te verwerken. Projectgegevensopdrachtgever:DaimlerChrysler A.G.architect:UN Studioconstructeur:Werner Sobek Ingenieureaannemer:ARGE Neues Mercedes-Benz Museum,waarinEd. Z?blin AGWolff&M?ller GmbH & Co. KGleverancier bekisting:PERIleverancier betonspecie:Godel-Betonleverancier hulpstoffen:Mapei8 | Inzet van de bekistingop de bouwplaats illu-straties: PERI GmbH,Wei?enhorn7 | Opbouw van de bekis-ting in de fabriek