28 Vernieuwend met een vleugje sentiment Constructieve uitdagingen Hoog Catharijne Vernieuwend met een vleugje sentiment 8 2018 29 In hartje Utrecht wordt al jaren gewerkt aan een complete vernieuwing van het stationsgebied. Belangrijk onderdeel vormt het vernieuwde winkelcentrum Hoog Catharijne, een project dat uit diverse onderdelen bestaat. Een globaal kijkje achter de constructieve schermen.   Hoog Catharijne, Catharijnesingel, verleden en heden Hoog Catharijne is in de jaren zeventig gebouwd als hypermo- dern winkelcentrum (foto 2). Het was destijds zelfs het grootste overdekte winkelcentrum van Europa. De realisatie van dit winkelcentrum betekende ook het einde van de Catharijnesin- gel. Die had zijn functie als vaarroute grotendeels verloren en werd plaatselijk gedempt, om plaats te maken voor een belang- rijke verkeersader door de binnenstad: de Catharijnebaan.  Enkele decennia later besloot de gemeente Utrecht, massaal gesteund door de Utrechtse bevolking, de leefbaarheid in dit gebied te vergroten en de oude Catharijnesingel weer in ere te herstellen en het inmiddels verouderde winkelcentrum te vernieuwen en uit te breiden. Met 26 miljoen bezoekers per jaar is Hoog Catharijne nog altijd het drukst bezochte winkel- centrum van Nederland. Het vormt dé verbinding tussen het drukste treinstation van ons land en de Utrechtse binnenstad.     Planbeschrijving De aanpak van Hoog Catharijne bestaat deels uit aanbouw en verbouw van diverse planonderdelen zoals Clarenburg, de Zuid- passage, het Voorzetgebouw, en deels uit nieuwbouw (fig. 3). 1 ir. Koen van Uffelen, ir. Fokke van Gijn, ir. Dirk-Jan Kluft Van Rossum Raadgevende Ingenieurs 1 Breedplaten en versterkte balkstroken in het Entreegebouw 2 Hoog Catharijne in 1973 bron: Bureau ir. K.F.G. Spruit3 Overzicht planonderdelen 2 3 Vernieuwend met een vleugje sentiment 8 2018 30 Gezien van het winkelcentrum is de eerste nieuwbouw het zogenoemde Bruggebouw. Dit gebouw bevindt zich boven een drukke verkeersweg langs de singel. Naast het Bruggebouw staat het 42 m hoge Poortgebouw. Daarnaast bevindt zich de Stadskamer, waaronder de nieuwe Catharijnesingel voert (fig. 4). Aan het Vredenburgplein staat vervolgens het Entreege- bouw. Onder een aantal van deze gebouwen, namelijk het Poortgebouw, de Stadskamer, de Catharijnesingel en het Entreegebouw bevindt zich een gemeenschappelijke nieuwe vijflaagse parkeergarage voor 1300 auto's (fig. 5).   Het winkelcentrum wordt met 35.000 m 2 uitgebreid (boven op de bestaande 65.000 m 2). De wat onoverzichtelijke passages in het huidige winkelcentrum worden vervangen door twee grote rechte passages die vanaf het station, door de oudbouw en de nieuwbouw, naar de binnenstad voeren. Normen Doordat verschillende planonderdelen onder verschillende bouw - aanvragen vielen, is de parkeerkelder nog volgens de TGB-serie uitgerekend, terwijl het Entreegebouw en Poortgebouw, die hier bovenop staan, aan de Eurocode moeten voldoen. Voor de lasten vanuit de bovenbouw op de onderbouw zijn daarom toeslagfacto - ren in rekening gebracht om de gevolgen van de Eurocode ook voor de onderbouw en de fundering te laten gelden.     Risicoanalyse Voor dit CC3-project, waarin winkelend publiek, bewoners, forenzen, weg- en waterverkeer met grote regelmaat massaal samenkomen, is een uitgebreide risicoanalyse gemaakt, mede vanwege het grote belang voor de stad Utrecht. In deze analyse zijn, naast de in de voorschriften genoemde buitengewone belastingen, diverse ontwerp-/uitvoeringskeuzen beschouwd. Eén hiervan was het voorkomen van schade aan de belendende bebouwing. Hiertoe is bijvoorbeeld preventief de fundering van het oude Muziekpaleis versterkt. inschriften 4 5 Vernieuwend met een vleugje sentiment 8 2018 31 den gerealiseerd. In deze meer dan 60 m diepe wanden zijn stalen damwanden met een lengte van 35 m aangebracht. De bovenste 18 m, het deel in de parkeergarage is volledig afgelast om als permanente grond- en grondwaterkering te dienen.   De bouwput is eerst ontgraven tot -2-niveau. Vanaf dit niveau zijn grote-diameter-boorpalen aangebracht (Ø1500 mm en Ø2000 mm). Alleen het onderste deel van deze boorpalen is gevuld met wapeningskorven en beton. In het bovenste deel zijn de prefab-betonkolommen afgehangen die onderdeel zijn van de onderste kelderverdiepingen (-5- t/m -2-niveau). Na het gereedkomen van de -2-vloer, die op deze prefab kolommen is opgelegd (foto 7) en die direct een stempelfunctie heeft voor de bouwputwanden, kon men gelijktijdig naar boven en naar beneden verder bouwen. Dit zowel door het ontgraven ónder de -2-vloer (foto 8) als het omhoog opbouwen van de bovenge- legen verdiepingen. Voor dit principe is gekozen om een hoge bouwsnelheid te realiseren en voor een zo vroeg mogelijke oplevering van de winkels.   Meer hierover staat in het artikel 'Grensverleggend funderings- systeem in Utrecht', geschreven door BAM A&E, in Cement 2014/8.    Om het risico op overvloedig lekwater door de kleilaag onder de parkeergarage te voorkomen, werd een permanente polder - constructie uitgesloten en is een rondom waterdichte kelder - constructie ontworpen.   Een ander belangrijk aandachtspunt in de risicoanalyse was de Catharijnesingel, die tussen het Entreegebouw en het Poortge- bouw boven de parkeerkelder door zal stromen. Waterdicht - heid van deze waterbak is hierbij van het grootste belang.     Bouwfasering De bouwfasering had grote invloed op de wijze van uitvoering. De directe verbinding tussen het station en het stadscentrum mocht namelijk geen enkel moment buiten bedrijf zijn (de zogenoemde 24-uursroute). De nieuwe Noordpassage, die dwars door het Entreegebouw voert, moest zodoende gereed zijn, alvorens met de sloop van de huidige Zuidpassage mocht worden begonnen (foto 6). Dit heeft tot gevolg dat zowel het Entreegebouw als het Poortgebouw, maar ook het Voorzetge- bouw in etappes zal worden opgeleverd.   In het navolgende komen de diverse bouwdelen en hun grootse constructieve uitdagingen achtereenvolgens aan bod.     Vijflaagse parkeergarage/bouwput Strak te midden van overige bebouwing, is een vijflaagse ondergrondse parkeergarage gerealiseerd. Deze dient tevens als fundering voor diverse bovengelegen bouwdelen. De nieuwe parkeergarage resulteert in een bouwkuip van 18 m diep. Om deze waterdicht te maken, is gebruikgemaakt van een tijdelijk gesloten bouwkuip. Tot in de waterdichte kleilaag van Kedi- chem (NAP -58 m) zijn waterkerende cement-bentonietwan- 4 Impressie van het Entreegebouw, het Poortgebouw en hiertus- sen de Stadskamer, waar - onder de nieuwe Catharijnesingel voert 5 Dwarsdoorsnede Entreegebouw, Poortgebouw en Parkeergarage 6 Links op de foto is het (eer - ste deel van het) Entreegebouw volop in aanbouw; op hetzelfde moment is begonnen met de sloop van de stukjes bestaande bouw boven de bestaande Zuidpassage 7 -2-vloer gekoppeld aan prefab-betonkolommen parkeergarage 8 Ontgraving onder -2-vloer parkeergarage 6 7 8 Vernieuwend met een vleugje sentiment 8 2018 32 Vier betonnen kernen verzorgen de stabiliteit van de verschil- lende, gedilateerde bouwdelen.   Bijzonder was ook dat de bouwwerkzaamheden in de kelder al waren gestart, terwijl het Entreegebouw slechts op DO-niveau was uitgewerkt. Hiertoe is een uitgebreid afstemmingsproces tussen boven- en onderbouw opgetuigd om dit op een verant- woorde wijze te kunnen doen.   Flexibiliteit Het sleutelwoord voor de winkelverdiepingen is flexibiliteit. Om voor de huurders een zo flexibel mogelijk ontwerp ? voor nu en in de toekomst ? te realiseren, zijn er toeslagfactoren op de belastingen gehanteerd en is er, door tussenvelden in de vloer als eindvelden te ontwerpen, rekening gehouden met de mogelijkheid van het maken van vides. Een kolommenstruc- tuur met een combinatie van breedplaatvloeren en versterkte balkstroken bleek hiertoe het meest geschikt (foto 1). Tussen de oplevering van het betoncasco en de opening van de winkels, is er al heel wat gesleuteld om liften, roltrappen of vides te realise- ren. Hierbij is dankbaar gebruikgemaakt van de in het ontwerp voorziene flexibiliteit.     Poortgebouw Midden tussen het Entreegebouw en het oude winkelcentrum, ingesloten tussen de weg en het water van de Catharijnesingel, bevindt zich het Poortgebouw (fig. 4). Net als bij het Entreege- bouw zijn de begane grond, eerste en tweede verdieping bestemd voor retail. Vanaf de derde verdieping vestigen zich hier twee hotels (11.600 m 2) met een totaal aantal van 320 kamers. Het gebouw is 135 m lang, 42 m hoog en slechts 12 m breed. Het is daarmee zeer slank in relatie tot het door wind Entreegebouw Het Entreegebouw vormt de nieuwe entree van Hoog Catha- rijne aan de zijde van het Vredenburgplein (fig. 9). Het gebouw staat op de parkeerkelder. Het bestaat uit drie winkelverdiepin- gen met daar bovenop nog drie lagen met 60 appartementen. Om elke vierkante meter vloeroppervlak zo efficiënt mogelijk te benutten, is voor elke afzonderlijke functie een optimale indeling gekozen. Dit heeft tot gevolg dat de verticale elemen- ten in de draagconstructie vanuit de woningen, winkels en parkeergarage veelal niet recht boven elkaar konden staan (fig. 10). Zo staan de kolommen in de winkels op beganegrond- niveau niet recht boven de kolommen in de kelder. Hier is een overdrachtsconstructie bestaande uit betonbalken (in situ) opgenomen van 1200 mm dik om de krachten om te leiden. Op het derdeverdiepingsniveau staan de woningwanden veelal niet boven de winkelkolommen van de tweede verdieping (fig. 11). Hier zijn vloer-/balkstroken, variërend van 480/800/1000/ 1200 mm hoog aanwezig om de krachten om te leiden. 9 10 Vernieuwend met een vleugje sentiment 8 2018 33 aangeblazen oppervlak (fig. 12). Dit wordt nog eens versterkt door het feit dat het gebouw aan de zijde van het Bruggebouw over de onderste lagen horizontale gronddruk krijgt te verdu- ren, terwijl zich aan de andere zijde van het gebouw de singel onder de Stadskamer bevindt. Deze gronddruk werkt aanvul- lend op de windbelasting en geeft extra momenten en dwars- krachten in de kernen.   Kernen Drie betonnen kernen h.o.h. 40 à 60 m stabiliseren het geheel. Deze kernen hebben een diepte van 6 m (helft van de gebouw- diepte van 12 m). De kernen zijn allen heel stijf uitgevoerd, met wanden van 400 mm dik en op de onderste lagen voorzien van verticale wapening Ø32-150 v/a om de optredende krachten te kunnen weerstaan en het gebouw voldoende stijfheid te kunnen geven. Horizontale vervormingen en trillingen kunnen zo worden beperkt. De meest noordelijke kern kon, vanwege de verschillende boven elkaar gelegen functies, niet doorgaand worden uitge- voerd. In plaats daarvan verspringt hij horizontaal. Op -1- en -2-niveau worden de krachten door twee-verdiepingenhoge wandliggers van de bovengelegen naar de ondergelegen kern gebracht (fig. 13). 11 12 13 9 Impressie Entreegebouw 10 Dwarsdoorsnede Entreegebouw 11 De Noordpassage in het Entreegebouw 12 Plattegrond Poortgebouw, waaruit slankheid duidelijk blijkt 13 Verspringende kernen Poortgebouw Vernieuwend met een vleugje sentiment 8 2018 34 een onderliggende tunnel (fig. 15). De te verwachten zettings- verschillen en de bijbehorende optredende krachten zijn in rekening gebracht bij het uitwerken van de bovenbouw.   Omdat de oude Zuidpassage (24-uursroute) tijdelijk gehand- haafd moest blijven, is het Poortgebouw erboven en erdoor- heen gebouwd (foto 16, 17). Vier staal-betonkolommen (met een tijdelijke kniklengte van 18 m!) staken hierbij dwars door de bestaande passage en winkels heen. Een overkluizingscon- structie boven het winkelend publiek bood tijdens de bouwfase bescherming. Na oplevering van de Noordpassage is de oude Zuidpassage voorzichtig tussen deze kolommen uit gesloopt en zijn de drie nieuwe verdiepingen van het Poortgebouw ertussen gebouwd, terwijl de rest van het Poortgebouw al gereed was met gevel en al. Op het niveau van de begane grond en de eerste verdieping is vervolgens de nieuwe Zuidpassage gebouwd, in een compleet nieuw jasje.       Vloeren De kernen zijn de enige verticaal dragende elementen die zich in de plattegrond van het gebouw bevinden. Vanwege een opti- male flexibele indeling, overspannen de vloeren van gevel tot gevel en zijn alle kolommen in de gevel opgenomen. Om de vloerconstructie met een overspanning van bijna 12 m zo slank mogelijk uit te voeren, zijn hier gewichtsbesparende Cobiax- vloeren ( h = 310 mm) met geïntegreerde HEM-profielen toege - past (foto 14). Cobiax is een bollenplaatvloersysteem. Vanwege de overspanning in twee richtingen worden er momenten over de voegen overgedragen. Om dit goed te kunnen doen en voldoende afschuifvlak te creëren, is ervoor gekozen om op de aansluiting om en om een bol weg te laten en daar de voegwapening te plaatsen. Dit was overigens al zo uitgewerkt vóór het probleem met de bollenplaatvloeren in de parkeergarage in Eindhoven.   Fundering Het Poortgebouw is gefundeerd op twee afzonderlijke constructies, namelijk deels op de parkeergarage en deels op 14 Gewichtsbesparende Cobiax-vloeren met geïntegreerde HEM- profielen in het Poortgebouw 15 Het Poortgebouw is deels gefundeerd op de parkeergarage en deels op een tunnel 16 Het Poortgebouw is boven, 17 en door de bestaande Zuid passage gebouwd 18 Stadskamer met glas- panelen in de vloer 14 16 15 Vernieuwend met een vleugje sentiment 8 2018 35 Vloeren Zowel de Stadskamer als het Bruggebouw kenmerken zich door grote overspanningen (van 20 m) en slanke vloerconstructies waarbij trillingseisen bepalend zijn in het constructief ontwerp.   De vloer van de Stadskamer moet de singelbreedte van 20 m overbruggen. De vloer draagt enerzijds (horizontaal gedila- teerd) af op het Entreegebouw en anderzijds op het Poortge- bouw. Om een optimale vrije vaarhoogte onder deze vloer te realiseren, mocht het vloerpakket een maximale constructie- hoogte van 920 mm hebben.   Stadskamer & Bruggebouw De Stadskamer is een moderne lichte ruimte tussen het Entree- gebouw en het Poortgebouw. Het bevindt zich midden in Hoog Catharijne en is tevens de belangrijkste openbare ruimte. Onder de Stadskamer voert de Catharijnesingel. Doordat in de vloer 250 m 2 glaspanelen zijn verwerkt, ontstaat er een duide- lijke interactie tussen publiek/reizigers met de singel (foto 18).   Het Bruggebouw bevindt zich tussen het Poortgebouw en het oude winkelcentrum. Het vormt de overgang over de weg langs de singel.   17 18 Vernieuwend met een vleugje sentiment 8 2018 36 19 Impressie Voorzetgebouw 20 Staalconstructies onder de vloer om de krachten van de kolommen over te dragen in het Voorzetgebouw 21 Vakwerkconstructie ter plaatse van de kolomvrije entree van het Voorzetgebouw kon voor de bruggen de benodigde minimale eigenfrequentie van 4 Hz worden gehaald. Voorzetgebouw Het Voorzetgebouw vormt de entree van Hoog Catharijne aan de zijde van het Stationsplein (fig. 19). Het is tegen de bestaande constructies van het oude winkelcentrum aan gebouwd. De vloeren van het nieuwe gebouw dragen deels af aan de bestaande bebouwing. Om de belastingen te beperken, is hier voor verschil- lende lichte vloertypen gekozen, zowel staalplaatbetonvloeren als bollenplaatvloeren. Deels draagt het gebouw af op 's werelds grootste fietsenstalling onder het Stationsplein.   Om nieuwe kolomvrije loopstromen te realiseren, zijn diverse bestaande betonkolommen uit het te behouden deel van Hoog Catharijne gesloopt en hergepositioneerd. De zes bouwlagen van de kantoren boven het bestaande winkelcentrum, die op deze kolommen rusten, moesten hierbij wel in bedrijf blijven. Om krachten om te leiden, zijn binnen de plafondhoogten staalconstructies gerealiseerd (fig. 20) en is gebruikgemaakt van permanente vijzelconstructies. Deze vijzelconstructies waren hier nodig om de te verwijderen constructie-elementen te ontlasten en de krachten via de stalen frames om te leiden naar naastgelegen kolommen. Deze vijzels zijn blijven zitten zodat er, na realisatie, nog kan worden bijgevijzeld om de vervormingen te beheersen.   Vanwege een kolomvrije entree met een breedte van 30 m is op de bovenste verdiepingen een 6 m hoog vakwerkspant gereali- seerd, waar de gevel naast dat deze eraan is opgehangen tevens horizontaal door wordt gesteund (fig. 21).     Tot slot Het voor de jaren zeventig nog zo vooruitstrevende en hyper - moderne winkelcentrum, maar anno 2018 verouderde, chaoti- sche doolhof van Hoog Catharijne, heeft met de gerealiseerde (ver)bouw een spiksplinternieuwe jas aan gedaan. Ruimtelijk- heid ? vanwege de grote verdiepingshoogten van winkels en vooral de brede en hoge passages ? en licht ? vanwege de vele glaspartijen in gevels en daken van passages ? zijn hierbij de opvallendste veranderingen. Een mix van functies komt samen en met de in ere herstelde singel en enkele opgegraven restan- ten van Kasteel Vredenburg (waar in de nieuwe parkeergarage een plekje voor is gevonden) is er ook ruimte voor sentiment en een vleugje geschiedenis.   Na een bouwperiode die in 2012 is gestart, zullen naar verwachting de laatste delen van het nieuwe Hoog Catharijne in 2019 worden opgeleverd. ? Vanwege de bijeenkomstfunctie (belasting 5,0 kN/m 2), de grote overspanning en de eis waarbij de eerste eigenfrequentie van de vloer niet lager mag zijn dan 5 Hz, bleken trillingen bepalend voor het ontwerp van de vloer. Met de toepassing van een prefab TT-plaatvloer van 770 mm met hierop een druklaag van 150 mm kon, door deze in te klemmen aan de zijde van het Poortgebouw, aan de eisen worden voldaan en een eigenfrequentie van 5 Hz worden gehaald.   Op de eerste verdieping bevinden zich voetgangersbruggen ter plaatse van de Noord- en de Zuidpassage. De bruggen moesten slanker zijn dan die op beganegrondniveau. Door de samenwer - king van stalen liggers met een hieraan verdeuvelde betonvloer 19 20 21 Vernieuwend met een vleugje sentiment 8 2018