IUTILITEITSBOUW IALGEMEENONTWERP I IZIEKENHUIS PURMERENDTOONT NIEUWE TRENDSHet streekziekenhuis Waterland te Purmerend straalt door zijn bijzondere vorm eenzekere vooruitstrevendheid uit. Terecht, want er is inderdaad sprake vaneentoekomstgerichte visie in het architectonisch ontwerp. Ook in het constructiefontwerp is een rationele aanpak doorgevoerd, waarin als primeur Voor Nederlandeen nieuwe oplossing voor de kolom-vloerverbinding is toegepast. Na eentoelichting op het algemene ontwerp, worden de technische bijzonderheden van dekolom-vloerverbinding besproken.De buitenafbouwis uitgevoerd metver-diepinghoge gevelelementen, bestaandeuit gemoffeld aluminium aan de bui-tenzijde, een isolatiepakketvan 100 mmdikte en staal aan de binnenzijde. Deglazen kap boven de binnenstraatwordtgedragen door stalen spanten, gemon-teerd op de koppenvan de betonkolom-menvan debouwdelen. Voordeze kap isdubbel glas toegepast, aan de buitenzij-de reflecterendglas enaandebinnenzij-de gelaagd glas (in verband met de vei-ligheid). Trappen, liftschachten enbruggen zijn opgebouwd uit staalcon-structies. Voor de binnenafbouw is ge-kozen voor montagewanden van gips-karton, plafonds van minerale wol envan de vloer kon worden verkregen.Daarover wordt in de navolgende bij-dragen uitvoerig bericht.De draagconstructie bestaat uit een be-tonskelet van vlakke plaatvloeren enkolommen, uitgevoerd in gewapendbeton. Opvallend constructiedetail is detoepassing van stalen kolornkoppenwaarmee eenvolledigvlakke onderzijdeDe binnenstraat, met een hoge glazenkap is de hoofdas indelineaire structuurenvormt als hetware de ruggegraat, vanVliaaruit de verschillende bouwdelenworden ontslotenenbediend. Op debe-gane grond zijn de polyklinische afde-lingen gehuisvest, op de eerste verdie-ping de diensten, laboratoria en opera-tiekamers, met daarboven op de tweedeen derdeverdieping deverpleegafdelin-gen. De technische laag zorgtvoorverti-cale voeding van de diverse installatiesen maakt verlaagde plafonds overbodig(fig. 2).aantal beddenr--""""~~~~-----~~-----'---------------~~~ontwerp lokatieB.?ouwen voorde gezondheidszorg? . is een specialisme binnen debouwwereld. Niet in het minstaan de kant van de ontwerpers. Archi-tectenbureau Campman, 'I'ennekes enDeJong in Gouda kent dit specialisme.Sinds het begin van dejaren zeventig isdoor dit bUTeau een reeks van zieken-huizen ontworpen, waarin eenduidelij-ke ontwikkeling waarneembaar is naarlineaire plattegrondstructuren, die ge-makkelijk uitbreidingen, functiewisse-lingen en aanpassingen van de installa-ties toestaan; zogenaamde open-eindstructuren. Het skelet heeft daarbij eenrationele structuur; bij de afbouw ligthet accent op montage, met extra zorgvoor de kwaliteit van de werk- en ver-blijfsomgeving.De reeks z?et er als volgt uit:1971 Harlingen 2001973 Groningen 5001976 Enschede 5001977 Nieuwegein 5601979 Winterswijk 3501980 Veldhoven 4601982 Purmerend 3361986 Capelle aid Ijssel 380Het z?ekenhuis inveldhoven is nog nietgerealiseerd; aan het ontwerp voor eenz?ekenhuis in Capelle aid Ijssel wordtmomenteel nog gewerkt. In dit artikelgaat de aandacht vooral uit naar destreekziekenhuis Waterland in Purme-rend, dat thans in aanbouw is.Streekziekenhuis WaterlandHet concept voor dit ziekenhuis wordtgekenmerkt door een centrale binnen-straat als een passage met aanweerskan-ten vier T-vormige bouwdelen met vijfbouwlagen, waarvan er ??n (tussen deeerste en tweedeverdieping) uitsluitendfunctioneert als technische laag en inverband daarmee een geringere verdie-pinghoogte heeft (fig. 1).50 Cement 1987 nr. 12, ,: 111 rilntv-n?dlatnostiek" .blijft de bouwtijd beperkt tot 24 maan-den en blijven de kosten binnen de gel-dende investeringsnormenvan de over-heid.RedactieCijfersBouwtijd 24 maanden, 1986-1988aantal bedden: 317 (285 + 8 dagverple-ging + 24 psych?atrie)bmto vloeroppervlak: 26 417 m2bmto inhoud: 87 278 m3kosten:- bouwkundig f 36 689 801- installaties f 18 125 118- totale investering f 99 436 135(prijzen ind. btw, prijspeil augustus1985)Betrokkenenopdrachtgever: Streekziekenhuis Wa-terland Purmerendarch?tect en constructeur: Campman,Tennekes, DeJong arch?tecten, Gouda;project-arch?tect: HJTennekesproject-constructeur: EPosthumusaannemer: bouwcombinatie Voormo-len-Muwi v.o.f, Rotterdam-l, _.1..1._,_ ___1._' 1 1 ,.... ._'- ' __Hetconceptvoor ditziekenhuis, metz'nT-vormige bouwdelen aan weerszijdenvan een binnenstraat en de consequentdoorgevoerd technische laag die ver-laagde plafonds overbodig maaki:; waszo .afwijkend van de gebmikelijkebouwvormen, dat het niet volledig ge-toetst kon worden aan de overheidsnor-men. Dankzij de medewerking van hetCollege voor Ziekenhuisvoorzieningenis het ontwerp uiteindelijk goedge-keurd.Dankzij het streven naar rationaliseringen zoveel mogelijk repetitie-elementenin de draagconstructie, alsmede de toe-passing van geprefabriceerde gevelele-menten en een droge binnenafbouw,Ten gevolge van de 'heroverwegings-operatie'vanhetMinisterievanWVC ishet oorspronkelijke aantalvan 336 bed-den verminderd tot 293 en is in een laatstadium nog een psych?atrische afdeling(met 24 bedden) toegevoegd, waartoeeen afzonderlijk gebouw naast het ei-genlijke ziekenhuis is projecteerd.Luchtopname van de bouw, zomer 1987foto: KLM Aerocarto2Dwarsdoorsnede over debinnenstraat met aangrenzendebouwdelen1 b Concept van heta- StreekziekenhnisWaterland te Purmerend, metplattegrond van de derde verdieping1 == algemene verpleegafdeling2 = special careeen vloerafwerking van linoleum ofta-pijt._ _...J-.~ ~ -ICement 1987 nr. 12 51EPosthurnus. projectconstructeur,Campman Tennekes DeJong architecten, GoudaRATIONEEL ONTWERP VOORDEDRAAGCONSTRUCTmICONSTRUCTIEFONTWERPVlakke plaatvloerenToepassing van vlakke plaatvloerenzonder kolomplaten. In het ontwerpwerd oorspronkelijk een cassettevloer,dik 400 mm met een blijvende cassette-vulling gepland. Deze oplossing is ver-vangen door een vlakke plaatvloer metzgn. Geilingerpilze,toenwij werdenge-confronteerd met deze mogelijkheid enin Zwitserland de veelvuldige toepas-sing ervan hadden geconstateerd. Hetgaat hierbij om stalen kransen of kol-omkoppen die betonnen kolomkoppenvervangen; de stalen constructie wordtin de vloer opgenomen.5 Rationele structuur van hetbetonskelet: puntvormigondersteunde vlakke plaatvloerStabiliteitToepassing van stabiliteitsschijven terplaatsevandekoppenvan deT-vormigebouwdelen. Daar waar op de bovensteverdieping een 'poot' van de T~vormontbreektis eenvervangend betonspantgeconstrueerd.Begane-grondvloerEen begane-grondvloer bestaande uitDato-elementen, waarbij de grote repe-titie in de lengtemaatvan de balkjes eengevolg was van de maatsystematiek. Dittype vloer is voor ziekenhuisbouw on-gebruikelijk. doch paart een goede iso~latie aan een relatief lage kostprijs. Desparingsproblematiekwerdineenvroegstadium aangepakt en succesvol opge-lost.KolommenKolommen komen voor in slechts 2doorsnede-afmetingen. Prefabricagevan de kolommenwas voorzien;de aan-nemer gaf evenwel de voorkeur aan inhet werk te storten kolommen in stan-daard stalen bekistingen.FunderingEen fundering bestaande uit gestan-daardiseerde poeren, waarop een balk-rooster met een grote repetitiefactor.Het toepassenvan standaard bekistings~elementen en standaard wapeningskor-ven lag voor de hand en is ook gereali~seerd. Het balkrooster is gelegen op hetmaaiveld, watbemaling (behoudens en-kele putten) overbodig maakt.De consequenties van deze afsprakenzijn in het ontwerp van de draagcon-structie als volgt vertaald:Reeds voordat de opdracht tot het uit-werken van de constructie werd ver-leend, is uitvoerig overlegd door de ar-chitect en de constructeur over de toe tepassen bouwmethodiek. Het spreektvanzelfdat het binnen ??n bureau aan-wezig zijn van beide ontwerpdisciplinesdaarbij een groot voordeel was.De uitgangspunten voor het ontwerpvan het gebouw waren:- beantwoorden aan het programmavan eisen en aan de eisen en wensenvan de gebruikers;- realisatie binnen de door de overheidgestelde financie1e grenzen;- geen concessies te doen aan kwaliteitvan het totaal;- laag energiegebruik, in het belang vande exploitatie van het ziekenhuis.Het constructieve ontwerpIn het ontwerpstadium was vastgestelddat gestreefd moest worden naar een zokort mogelijke bouwtijd en zoveel mo-gelijk montage-achtige bouw. De toe tepassen middelen daarvoor zijn:- ontwerpen op een strak maatrastermet een maximale repetitie van ele-menten (fig. 3),- toepassen van een droge afbouw, metgipskarton montagewanden;- toepassen van een aluminium vlies-gevel.IUTILITEITSBOUWI14 Bouwkundige detailleringwand-vloerverbindingI3 Kolotnraster van een bouwdeelKHGFEo[RA'2200 41.00 6600 4400 200-~~ I~~ -~ 1---~~ ~"-~ IE ?l r~L- W L W ~0,I~ kolommen 450 K4S0I Iwanden d=JOO 1250---,..,..-~v{oerrJikt d = 250IIil'l6600 6600 6600 6600 6600 6600 6600 6600 6600 44007634252 Cement 1987 nr. 12UitvoeringstempoenkostenMet heienwerd gestart injuni 1986. Hethoogste punt werd met het oprichtenvan het eerste spantvan de glaskap op 17maart 1987 bereikt. Deruwbouwis voorworden altijd in het werk gemaakt(f?to 7). .De dwingende afspraak is gemaakt dat:- binnen de Pilz nooit mag wordengeboord;- in een gebied van 2 x 2 m rondom dekolom de sparingen vooraf bekenddienen te zijn, waarbij bekeken wordtof de sparing vooraf gehouden moe-ten worden of later mogen wordengeboord;- overige sparingen na een controle opsparingsconcentraties mogen wordengeboord tot een maximale maat van0200mm.2. De sparingen binnen de stalen kransmoesten tijdig bekend zijn om dezein de berekening van de staalcon-structie en van de wapening tijdig tekunnen verwerken. Deze sparingen1:Het plaatsen van de pilz over de om-gebogen stekwapening van.de kolombleek niet mogelijk. Dit is opgelostdoor de horizontale delenvan de kol-omstekkken te voorzien van Lenton-koppelingen.Dit probleem doet zich slechts voorals inde schematiseringde onderzijdevan de kolommen als scharnier-wor-den beschouwd en de verbinding ko-lom-vloer als momentvast wordtaangenomen. Daarbij is de oplossingmet Lenton-koppelingen slechts no-digvoorzware kolomstekken die nietin hetwerk kunnenworden omgezet.Afstemming tussen staalconstruc-tie en gewapend-betonconstructie 7 Sparingen nabij deHet meest opvallende aspect van het '--__k_o_lo_m__-v_l_o_er_a_a_n_sl_u_it_in_g__- - - - ---1constructiefontwerp is ongetwijfeld detoepassing van de stalen kolomkoppenter plaatse van de aansluiting van de250 mm dikke vlakke plaatvloer aan dekolom. Over de technische bijzonder-hedenhiervanisinditartikel eenbijdra-ge van ir.Beckers opgenomen.De berekening van de vloer is gemaaktmet de computer(Wang pc) metbehulpvan de eindige-elementenmethode(programmatuur Technosoft). Van deresultaten van deze berekening is doorBaileygebruik gemaaktvoor de bereke-ning van de stalen kolomkop.Aangezien de staalconstructie en de ge-wapend-betonconstructie samenwer-ken, dienen de berekeningen op elkaarte worden afgestemd. Er kan niet onaf-hankelijk van elkaar worden gewerkt.Bij de uitwerking mOest een tweetalproblemen worden opgelost:Zwaarwegende argumenten waren dewinst in de constructiehoogte, waar-door ook de bruto gebouwinhoud enhet geveloppervlak werd gereduceerd,alsook de (beperkte) mogelijkheid vanhet makenvan sparingendirect langs dekolom.Deze vlakke plaatvloer maakte tevenseen uniforme bovenaansluiting van debinnenwanden aan de vloer mogelijk(fig. 4,j?to 5).OverkappingHet overkappen van het middengebiedmet een glaskap, waarvan de draagcon-structie bestaat uit stalen spanten met~?rdingen in normale walsprofielen(foto 6).Cement 1987 nr. 12 53IUTILITEITSBOUW ICONSTRUCTIEFONTWERP IDETAILJ.Beckers, Bailey Constructiewerkplaats en Machinefabriek,Nieuw-LekkerlandSTALEN KOLOMKOPPEN - EENNIEUWE TENDENShet betongedeelte voltooid in de eersteweek vanjuni 1987.De gemiddelde cyclustijd voor de vloerbedroeg 131hwerkbare dagenindeplan-ning. Het vloeroppervlak per bouwdeelis 1560 m2voor de eerste verdieping ende technische laag en 1260 m2voor dedaarboven gelegen lagen.Ondanks de strenge winter kon dezeplanning worden gehaald.Het repetitie-effect heeft dus, zoals ver-wachteen positieveinvloed gehad op deruwbouwtijd. Het totale vloeropper-vlakvan de vloeren, inclusiefdaken, be-droeg 25 500 m2?De wapeningshoeveelheid in de vloerwas circa 78 kg/m3? Daarbij dient teworden vermeld, dat voor de dimensio-nering van de vloer als staalkwaliteitFeB 400 was aangehouden. Bij uitnut-ting van het nu gebruikelijke FeB 500zou een dikkere vloer met een aanzien-lijklagerwapeningspercentagezijntoe-gepast.De kosten van de totale ruwbouw be-droegen f 10 050 000,-.ConclusieDe in hetWaterland Ziekenhuis te Pur-merend toegepaste oplossing voor sta-len kolomkoppen, de zgn. GeilingerPilz, kan een positieve bijdrage leverenvoordetoepassingvanvlakke plaatvloe-ren. De toepassing ervan levert voorde-len indevormvan snelen probleemloosbouwen, indien de details vooraf goedzijn doordacht en rekening is gehoudenmet uitvoeringsproblemen.Bijeen kostenvergelijking met een cas-settevloer scoort de vlakke plaatvloergunstig met constructiehoogte(endaar-mee met geveloppervlak) en bekistings-kosten, minder gunstig met materiaal-verbruik.Een belangrijke kostenfactor is de een-voudige bovenaansluiting van de schei-dingswanden in de afbouwfase. Deplaatsingsmogelijkheid van de wandenkent geen beperkingen.In de ruwbouw schatten wij de vlakkeplaatvloer goedkoper dan de cassette-vloer, in de afbouw zijn de kosten zekerlager.Sparingen direct langs de kolom zijnmogelijk, maar dienen voorafbekend tezijn en in de berekeningte worden ver-werkt. Boren van sparingen binnen dePilz mag nooit worden toegestaan. Degebruiker van het gebouw dient zichhiervan bewust te zijn en te blijven.54De kolom-vloerverbinding is een be-langrijk constructief detail. Vlakkeplaatvloeren zijn in vele opzichten aan-trekkelijk, maar kennen het pons-pro-bleem bij de kolom-vloerverbinding.Het probleem is op te lossen door hettoepassen van kolomplaten of-koppen:de zogenaamde paddestoelvloer.Een kolomplaatlost enerzijds een tech-nisch probleem op, doch introduceert?nderzijds enkele nadelen, die aanzien-lijke financi?le consequenties hebben:de bekisting krijgt een discontinu?teit,scheidingswanden moetengeraveeldworden.Het is wenselijk het pons~probleemzo-danig op te lossen dat de nadelen van dekolomplaat niet meer aanwezig zijn. Defirma Geilinger uit Zwitserland heeftvoor bovengeschetst probleem de 'Gei-linger Pilz' ontwikkeld, die voor hetmarktgebied Nederland onder de naam'stalenkolomkoppen' berekendengefa-briceerd worden door Bailey bv, geves-tigd te Nieuw-Lekkerland.De stalen kolomkop is een stalen framevan rand- en hoofdliggers die de krach-ten uit devloer overbrengen naar de ko-lom. Het geheel wordt in de vloer opge-nomen, zodatdevloeraan de onderzijdevlak blijft.Richtlijnen, normen en onderzoe-kenDe stalen kolomkop werd ontwikkeldinhetbeginvandejarenzeventig. Om tebewijzen dat de aangenomen rekenwij-ze voldeed, waren proeven noodzake-lijk. Doordat de aannamen bevestigdwerden, economische voordelen aan-wezig waren en vooral architecten enconstructeurs vertrouwd raakten methet systeem werd het produkt in Zwit-serland een succes.Het inbrengen van noviteiten op de in-ternationale markt vereist een zorgvul-dige aanpak. In Duitsland wordt bij-voorbeeld een Zulassung ge?ist voornieuwe produkten op de bouwmarkt,voordat deze wettelijk zijn toegestaan.Het verkrijgen van een Zulassung is eenessenti?le stap.In 1982 is door het Institut f?r Bautech-nikteBerlijnvoorde 'GeilingerPilz' eenZulassung afgegeven. Daarmee lag eengroot gebied open. In Duitsland, Oos-tenrijk, Belgi? en Luxemburg werdenlicentie-overeenkomsten gesloten.In juni 1985 tekende Bailey bv teNieuw-Lekkerland een contract waar-mee zij de licentierechten voor Neder-land verkreeg.Om constructeurs en Bouw- en Wo-ningtoezicht een rapport te kunnenaanbieden, waarin een rekenwijze staatdie overeenkomt met de Nederlandsevoorschriften, werd aan TNO-IBBC deopdracht gegeven het systeem reken-kundig te beoordelen. Ditresulteerde ineen tweetal rapporten. Men baseerdezich daarbij op de resultaten van reedsuitgevoerde proeven in Duitsland enZwitserland.Verder optimaliseren van de materiemetbetrekking tot de Nederlandse om~standighedendoor middelvan theoreti-sche modellen en eventueel destructiefonderzoek is mogelijk. Hiertoe is con-tact gelegd metdeTechnische Universi-teit Delft en met TNO-IBBC.TechniekDe stalen kolomkop wordt toegepastbijpuntvormig ondersteunde, vlakkeplaatvloeren van gewapend beton. On~dersteuningen kunnen zowel stalen alsbetonnen kolommen zijn (jOta 8). Dekolomkoppendragen de totale dwars-kracht uit de vloer over naar de kolom,dochlevereneveneens eenbijdrageindeoverdracht van desteunpuntsmomen-ten in de vloer (fig. 9).De vierkante of rechthoekige kolom-koppen bestaan uit randliggers (tneestalUNP-profielen) en hoofdliggers(meestal vlakke staalplaat) en wordengeheel in de vloer opgenomen. Steun-puntswapening dient overde kolomkopdoorgevoerd te worden (jOta W).Onderwapening stopt veelal tegen derandliggers waarbij speciale maatrege-len zelden nodig zijn.Sparingen binnen de kolomkop zijnmogelijk. (Boren in het gebied van dekolomkop is gevaarlijk: een strip zoudoorboord kunnen worden.)Wanneer de krachtsverdeling in devloer is bepaald, kan de kolomkop gedi~mensioneerd worden. Juist buiten dekolomkop is sprake van een normaleCement 1987 nr. 12VerwachtingHet toepassen van stalen kolomkoppenheeft verscheidene voordelen. Om dezezoveel mogelijk te benutten, is het zaakdat in een zo vroeg mogelijk stadiumvan het bouwproces een beslissingwordt genomen over het toepassen vande kolomkoppen. Ook bij devoorberei-ding van het project streekziekenhuisWaterland werd vroegtijdig gekozenvoor een vlakke plaatvloer met stalenkolomkoppen.Inmiddels begint de vraag naar stalenkolomkoppen te groeien. De verwach-ting is dan ook dat de tendens die iqZwitserland ruim tien jaar geledenstartte en uitgegroeid is tot een succes,zich thans ook in Nederland gaat open-baren.4975I 205 I497.5I -------- -------moment!dwarskrachtverhoudingenaan de rand van de kolomkop.Voor het overbrengen van het steun-puntsmoment binnen de kolomkopmoet bij de dimensionering van dedoorsnede worden uitgegaan van degrondslagen voor de elasticiteitstheorie.De spanningen in de stalenstrip ten ge-volgevanhetmomentdienen tewordengecombineerd met de schuifspannin-gen ten gevolge van de dwarskracht.Vervolgens worden de krachtennaar debetonnen ofstalen kolommen geleid.11 Mogelijkheid van sparingen inhet gebied van dekolom~vloeraanslnitingStalen kolomkop op debekisting10vloer van gewapend beton, waarvoor debetonconstructeurdewapeningkanbe-palen.Binnen de kolomkop zal de geheledwarskracht via de kolomkop overge-brachtmoetenworden,wanterissprakevan dwarskrachtwapening. De omvangvan dekolomkopwordtbepaalddoordetoelaatbare schuifspanning aan de randvan de kolomkop. De exacte waardehiervan is afhankelijkvan debetonkwa-liteit, het wapeningspercentage en de8.? Bouwproject in Zwitserland. waarde koppen voor dekolom-vloerverbindingvoorafzijnbevestigd aan de stalen kolommen. diein ??n lengte op het werk wordenaangevoerd~IDI~?;T-+ 'I> T . ~ Hetmaximale moment dat doorde kol-~ ~ omkop wordt opgenomen en tot een/ i ~ .-/ I1 " ' - overeenkomstige besparing van wape-ning leidt, is 75 kNm.9 Verlaging van het t----,~l'.. ---+-m!r>+-MrT~1. ~?E-+ Alslmabteriaal is gekozen vo~r Fe 360; desteunpuntsmoment door toe aat are spanningen z~n overeen-toepassing van de stalen kolomkop komstig de Technische Grondlagenf--.~~~~~~~~~~~~~~~+-~~-~-~~~-~~~~~-----l voor Bouwconstructies TGB-1972Staal.De sparingen zijn bepaald door de pro-jectconstrllcteur. E?n voorbeeld is ge-toond in figuur 11.Waterland ZiekenhuisIn het streekziekenhuis Waterland tePurmerend komen circa duizend stukskolommenvoor.Bij 786 kolommenwaseenvloerversterking in de vormvan eenstalenkolomkop noodzakelijk; de reste-rende kolommen worden zodanig be-last dat de krachten ook zonder verster-king overgebracht konden worden vanvloer naar kolom. In totaal zijn 12 typenkolomkoppen toegepast.Het grote aantal verschillende kolom-koppenwerdveroorzaaktdoorzowel debouwvorm (rand-, hoek- en midden-kolommen) als door de spreidingvan degrootte van de krachten (varierend van120 kN tot 1725 kN). Gemiddeldwas.debelastingdie uitdevloer naareenkolomf--~~~~~~~~---~~--r~-~~~~--~~~~---Iwerd afgedragen 600 kN. De maximaleafmetingen van een kolomkop waren1500x 1500 mm2, met een hoogte van200mm.Cement 1987 nr. 12 55