C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gRegelgevingcement 2002 1 39De nieuwe terminal wordt ge-bouwd op de rand van het eilanden zal in twee fasen worden uit-gevoerd. De huidige planontwik-keling betreft de eerste fase, circa75% van het uiteindelijke ge-bouw.De ontwikkelingen na 11 septem-ber vorig jaar in Amerika, heeftook voor dit project zijn tol ge?ist.Deverdereprojectuitwerkingisinde concept-besteksfase door deopdrachtgever stilgelegd.T e r m i n a l g e b o u wDe langgerekte plattegrond wordtgekenmerkt door een rechte gevelaan luchtzijde, waaraan zich depassagiersbruggen bevinden tus-sen vliegtuigen en terminal en eengebogengevelaanlandzijde(fig.1).Deze kromming verloopt symme-trischvanuithetmiddenvandeuit-eindelijke lengte van het gebouw.De huidige fase toont hierdoor eenogenschijnlijke asymmetrische op-bouw; in de toekomst zal aan dekortezijdehetterminalgebouwuit-gebreid kunnen worden tot eensymmetrische plattegrond.Over het gebouw is een in dwars-richting lichtgebogen dakcon-structie geprojecteerd. Ter plaatsevan de symmetrieas heeft dezekapconstructiedegrootstebreedteen wordt naar de uiteinden toesmaller als gevolg van de gebogengevel aan landzijde. Doordat dekromming van het dak over devolle lengte van de terminal con-stant blijft verloopt de gevelhoog-te langs een kromme. De hoogteneemt toe vanuit de symmetrie-astot aan de snijlijn tussen de ge-kromde gevellijn en het hoogstepuntvanhetdak,daarnaneemtdehoogte weer af tot aan de gevel aanluchtzijde. De hoogte van de gevelvarieert tussen 10 en 13 m.De terugliggende gevel zorgt voorgrote dakoverstekken. Deze wor-dendoorkolommenondersteund.Terminalgebouwen manifesterenzich als grote aankomst- en ver-trekhallen met hoge open ruim-tes. In het gebouw bevindt zichbehalvedebegane-grondvloernog??n verdiepingsvloer op 5,40 m +peil. Deze vloer beslaat niet hetgehele oppervlak van het termi-nalgebouw, waardoor op begane-grondniveau hoge vides ontstaan(fig. 2).Doordat zich op deze verdie-pingsvloer ook winkels en kan-toorruimtenbevindenenhunpla-fonds ver onder het dak van hetterminalgebouw liggen, wordt deplafondlaag van deze ruimten op9,10 m + peil uitgevoerd als eenPrincess Juliana International Airport St. Maarten NATerminalgebouw moetaardbevings- enhurricanebelasting weerstaaning. H. van Vliet, ABT Adviesbureau voor bouwtechniek bv, Delft/VelpReeds vanaf 1992 ligt er een plan voor uitbreiding van en nieuwbouw bijhet bestaande vliegveld Princess Juliana International Airport op St. Maarten.Het vliegveld is direct aan zee gelegen en zal door landaanwinning in zeeworden uitgebreid: een hoofdstuk apart, waarop in dit artikel niet verder zalworden ingegaan. Wel komt aan de orde het ontwerp voor het nieuwe termi-nalgebouw en vooral de problematiek van de tegenstrijdige aardbevings- enhurricane(wind)belastingen bij het ontwerpen van de hoofddraagconstructie.1 | Gebogen gevel aanlandzijdeC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gRegelgevingcement 2002 140secundaire vloer voor installaties.Plaatselijk ligt de begane-grond-vloer op 1,50 m + peil, waardooreronder een kelder voor koffer-transport en -afhandeling kanworden gemaakt.Deze kelder sluit tevens aan opeen nog dieper gelegen centraleinstallatietunnel, die in langs-richting onder het gehele gebouwdoorloopt. De tunnel ligt gedeel-telijk onder zeespiegel, waardoorrekening moet worden gehoudenmet grondwater tegen de tunnel.H o o f d d r a a g c o n s t r u c t i e ( 1 )De juiste keuze voor een hoofd-draagconstructie moet vanuit di-verse invalshoeken worden beke-ken en is altijd een integratie vanveel factoren. Enkele belangrijkevoor dit project zijn:? bouwkundige ruimte-indelin-gen en passagiersstromen;? grote flexibiliteit;? bouwen in fasen;? bodemopbouw;? uitwendige belastingen ophet gebouw (aardbeving enhurricanes).Vanuit de eerste twee factoren ishet wenselijk de kolomafstandenzogrootmogelijktemaken.Groteaankomst- en vertrekhallen metzominmogelijkobstakels.Uithetoogpunt van passagiers- en trans-portstromenzijnzoweinigmoge-lijk kolommen noodzakelijk.Hiervoor is voor de verdiepings-vloer en de secundaire installatie-vloer een kolomstramien ontwik-keld van 12,60 m in langsrichtingvan het gebouw en 8,40 m indwarsrichting. Voor de dakcon-structie blijft 12,60 m in langs-richting een vast stramien enworden de kolomafstanden indwarsrichting zo groot mogelijkgehouden.De materiaalkeuze voor de hoofd-draagconstructie is beton, staal-plaatbeton en staal. De overwe-gingen zullen in het vervolg vandit artikel worden toegelicht.Gezien de bodemgesteldheid zalhet gebouw worden gefundeerdop palen. De diepte van de draag-krachtige rots (limestone rock) va-rieert tussen 10,0 en 15,0 m ? peil;hierboven bevindt zich een toplaagvan los tot zeer los gepakt zand entussenlagen van silt en klei.Hetbouwpeilis3,00mbovenzee-niveau.U i t w e n d i g e v a r i a b e l eb e l a s t i n g e nVoor de berekeningen van dehoofddraagconstructie kan opSt.MaartendeNEN-normwordenaangehouden.Voorhetvastleggenvan de veranderlijke belastingenontstaat hiermee een probleem:NEN 6702 doet geen uitspraakover aardbevings- en hurricane-belastingen,diegroteinvloedheb-ben op de capaciteit van de con-structie.OokderegelgevingopSt.Maartenis hier niet duidelijk in. Als alter-natief kan de Europese (Eurocode8) of de Amerikaanse regelgeving(UBC1997) worden aangehouden.Ook hierdoor ontstaat geen echteduidelijkheid, omdat de groottevan beide belastingsgevallen ge-relateerd wordt aan een classifi-catie, die afhankelijk is van hetgebied. En wie bepaald nu de clas-sificatie van een bepaald gebied,dat eigenlijk buiten het bereik vande gehanteerde regelgeving valt?Welke werkwijze is nu voor ditproject gevolgd voor het bepalenvan de aardbevings- en hurrica-nebelastingen?AardbevingOver aardbevingsbelastingen isveel bekend. Zoals gezegd is declassificatie van belang.Verzamelde informatie over dekans op aardbeving en de bijgaan-de versnellingen geeft voor St.Maarten een waarde aan van 2,25? 2,50 m/s2 met kans op een over-schrijding van 10% in 50 jaar.Gezien de ligging van St. Maartenwordt de UBC aangehouden.VoordeUBC1997valtSt.Maartenonder zone 3. Er wordt een zone-indeling van 1 t.m. 4 gehanteerd,waarbij 4 de hoogste zone is.Nu kan aan de hand van de UBC dezogenoemde `seismic-base shear'worden bepaald. Dit is een quasi-equivalente horizontale kracht opde constructie, die behalve van bo-venstaande classificatie nog af-hankelijk is van de classificatie vande bodemsoort, van het construc-tieprincipe voor de afdracht van2 | Verdiepingsvloer ingedeelte van de terminalC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gRegelgevingcement 2002 1 41deze belasting en van een impor-tantiefactor voor het gebouw.Voorgaande factoren leiden voorhet terminalgebouw op St. Maar-ten tot een `seismic-base shear'die overeenkomt met een totalehorizontale belasting op het ge-bouw van circa 20% van het eigengewicht.Inhetalgemeenisditvrijhoog. Een van de hoofdoorzakenis de slechte classificatie van debodemsoort.Onderzoekmoetnogworden gedaan naar het gevaarvoor liquefactie van de bodem. Demet water verzadigde grond (fijn-korrelig) kan een vloeibaar karak-ter krijgen bij aardbevingen (golf-bewegingen).De hoofddraagconstructie wordtontworpen op sterkte, stabiliteiten stijfheid. De ontwerpbelastingwordt gecombineerd met de per-manente belasting en de momen-tane waarde van de veranderlijkevloerbelastingen.HurricanesOok hier bestaat een classificatievan de wind naar windsnelheden.De classificatie volgens Saffir-Simpsonisweergegevenintabel1.Bij hurricanes moet gedacht wor-den aan een extreme windbelas-ting, die veel schade aanricht aande natuur en aan gebouwen(daken, ramen en deuren), hogewaterstanden veroorzaakt en ge-heel of gedeeltelijke evacuatie totgevolg heeft.St. Maarten is een onderdeel vande Nederlandse Antillen en valtonder de Bovenwindse eilanden.Verzamelde informatie over dekans op hurricanes en de bijbeho-rende windsnelheden geeft voorSt. Maarten metingen tot circa 50m/s (180 km/h). De hurricaneLUIS (1995) had een op het vlieg-veld gemeten windsnelheid van36 m/s (130 km/h); dit is eenwindsnelheid die gemiddeld ??nkeer per 16 jaar voorkomt.De windbelasting op het gebouwwordt bepaald uit:p = G 1/2 rv2waarin:p is de winddruk (N/m2);G is de vlaagfactor (2,2 voorvlak terrein);r = 1,25 kg/m3v is de windsnelheid(gemiddeld per uur) (m/s).Dit geldt voor bouwwerken tot10 m hoogte; voor hogere gebou-wenbestaanovereenkomstigefor-mules.Het zonder meer hanteren vandeze formule voor het bepalenvan de windbelasting op een ge-bouw bij een gegeven windsnel-heid (hurricane) leidt tot zeerhoge waarden. Ter vergelijkingzijn in tabel 2 de waarden voorNederland en voor categorie 4 opSt. Maarten gegeven.Omdat het ontstaan van hogebelastingen op een gebouw uithurricanes te voorspellen is, dit induidelijke tegenstelling tot belas-tingen uit aardbeving, is eenandere denkwijze realistisch.Naast de belangrijke veiligheids-aspecten kunnen ook de econo-mische aspecten in de beschou-wing worden meegenomen. Deopdrachtgever is hierin een be-langrijkespil.Ineenrisicoanalysekunnen onder meer de volgendeoverwegingen worden meegeno-men:? wanneer wordt het gebiedge?vacueerd;? welke importantie heeft hetgebouw; heeft het een shelter-functie;? levensduurverwachting versusherstelschade.Eengevolgvanbovenstaandeover-wegingen kan zijn, dat beslotenwordt de referentieperiode van deontwerpbelasting bij te stellen.In Nederland wordt een referen-tieperiode van 50 jaar gehanteerd.Dit betekent bij een veiligheids-factor van 1,5 op bezwijken, dathet risico wordt verlaagd en be-zwijken zal plaatshebben bij een`bezwijk'windsnelheid die circa??nkeerinde1400jaarvoorkomt.Belastingen bij hurricanes kun-nen worden beschouwd als bij-zondere belastingen en is eenhoger risico (economisch) en hetaanhouden van een kortere refe-rentieperiodezekerdemoeitevanoverwegen waard. Dit is bijvoor-beeld ook gedaan bij de definitievan aardbevingsbelastingen: refe-rentieperiode circa 450 jaar.Voor dit project is voorgaandedenkwijze nog onvoldoende metde opdrachtgever besproken. Indeze fase is daarom de ontwerp-windbelasting aangehouden dienormaal op St. Maarten gangbaaris: windsnelheid 60,3 m/s (220km/h).Voor het berekenen van de wind-belasting op de constructie wordtde methode uit de UBC gebruikt.Dit levert een windbelasting vanpw=3540N/m2.Metbovenstaandeformule had dit een waarde opge-leverd van pw= 4950 N/m2; 40%hoger dan volgens de UBC.Een vergelijking met een grafiekuit [1] geeft een betere waarde.Hieruit is te bepalen dat bij eenreferentieperiode van 50 jaar deTabel 1 | Classificatie van windsnelheden volgens Saffir-Simpsoncategorie windsnelheid benaming(m/s)1 33 - 42 minimal2 43 - 49 moderato3 50 - 58 extensive4 59 - 69 extreme5 > 69 catastrophicTabel 2 | Vergelijking maximale windbelasting in Nederland en op St. Maartenwindsnelheid pwop 10 m hoogte(m/s) (N/m2)Nederland 27,5 - 30 1060St. Maarten, cat. 4 59 - 69 4800C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gRegelgevingcement 2002 142maximum-windsnelheid circa 50m/s is. Deze windsnelheid geeftmet bovenstaande formule eenwaarde van 3500 N/m2. Voor deveiligheidsfactor wordt 1,5 aange-houden. Dit levert een `bezwijk'-windsnelheid die ongeveer ??nkeer in de 200 jaar voorkomt.H o o f d d r a a g c o n s t r u c t i e ( 2 )Voorgaande beschouwingen heb-ben geleid tot het vastleggen vande variabele (bijzondere) belastin-gen op de hoofddraagconstructieuit aardbeving en superwind ophet terminalgebouw.Voor het optimaliseren van eenhoofddraagconstructie ontstaatechterweerhetprobleemdatdezeuitwendige belastingen in een op-timaliseringtegenstrijdigwerken.Aardbevingvraagtinhetalgemeenom een lichte, flexibele gebouw-structuur, omdat onder meer demassa en de stijfheid van hetgebouw bepalende factoren zijnvoor de quasi-statische horizon-tale belasting.Hurricane, superwind, vraagt omeen zwaar, solide gebouw, omdatnaast de horizontale belasting uitwind, vooral op daken hoge oplif-tende belastingen ontstaan.Uitveiligheidsoverwegingenisdeaardbevingsbelastingalsontwerp-criteria aangehouden. Het ont-staan van hoge windbelastingenis namelijk voorspelbaar: waar-schuwingsfase. Er is voldoendetijd voor acties. Er wordt dus voorgezorgd dat de aardbevingsbelas-ting maatgevend wordt.Met de aardbevingsbelasting alsontwerpcriteria moet aandachtworden besteed aan de volgendeaspecten:? de massaverdeling van hetgebouw over de hoogte. Geenlichte vloeren met een beton-nen dak;? een staalconstructie heeft eengunstige sterkte-gewichtratio;? streven naar eenvoudigeplattegronden; symmetrie inde plattegronden;? dilataties; asymmetrischeplattegronden in symmetrischedelen opdelen; aandacht voeg-breedte;? stabiliteit en stijfheid;? fundering.De hoofddraagconstructievanhetterminalgebouw bestaat uit:? begane-grondvloer en keldersin beton;? kolommen vanaf begane-grondvloer in staal; aandachtbrandveiligheid;? 1e verdiepingsvloer als staal-plaatbetonvloer;? secundaire verdiepingsvloermet geprofileerde stalen dak-platen; lokaal met staalplaat-betonvloer;? dakconstructie als staal-constructie met geprofileerdestalen dakplaten;? stabiliteitsverbanden:verbanden en portaalachtigeconstructies.P r a c t i s c h e a s p e c t e nDe tegenstrijdigheid van de aard-bevings- en hurricanebelasting ophet ontwerp voor een hoofddraag-constructie is niet eenvoudig teverwerken.Veiligheidsaspecteneneconomischebelangenzijnonder-deel van het ontwerpproces envragen bij een optimalisering eendirecte inbreng van de opdracht-gever.Voor de materiaalkeuze van dehoofddraagconstructie is ook deverkrijgbaarheidendelokalestan-daard van belang voor de bouw-kosten.Bouwkundige aspecten moetenniet worden onderschat. Hogewindbelastingen op gevels en da-ken vragen speciale voorzienin-gen: denk aan effecten door glas-breuk (overdruk in een gebouw),beschermendemaatregelentegenrondvliegende`kokosnoten'(rollui-ken, netten), verankering stalendakplaten en dakbedekking. Comparison between various sites100mean return period in yearshourlyaveragewindspeedinm/s10100101000MiamiWindwardLeewardAMSWindsnelheid uitTNO-Bouwrapport96-con-R0781-3, dec. 1997