Bijzondere vloertypen gecombineerd7201414BijzonderevloertypengecombineerdIn Almelo wordt gebouwd aan een nieuw stadhuis. Het gebouw kent een aantal bijzonderevloertypen. Bij de keuze voor deze vloertypen speelden een hoge duurzaamheidsambitie en devereiste flexibiliteit vanuit `Het Nieuwe Werken' een belangrijke rol.1Kokervloer en omgekeerde ribbenvloer voor Stadhuis AlmeloBijzondere vloertypen gecombineerd 72014 15Medio 2011 is gestart met het ontwerp voor een nieuw stadhuisin Almelo. Dit nieuwe gebouw zal plaats bieden aan hetbestuurlijke en ambtelijke apparaat van de gemeente, en deburgers zullen er geholpen kunnen worden. Na de definitievebesluitvorming eind 2012 is in juni 2013 de eerste paalgeboord. Vervolgens is in een tijdsbestek van twaalf maandende ruwbouw opgetrokken. De oplevering wordt verwacht in heteerste kwartaal van 2015.Ontwerp en contextHet nieuwe stadhuis ligt aan de rand van het centrum vanAlmelo op de looproute vanuit het centrum naar hetNS-station. Het gebouw bestaat uit een hoogbouw (de toren)en daaromheen een laagbouw.Laagbouw en parkeerdekDe laagbouw bestaat uit drie bouwlagen. De publieke functieszijn ondergebracht op de beganegrondvloer. Op de eersteverdieping bevinden zich de bestuurlijke functies zoals de raad-zaal, de kamers voor B en W, een archiefbewaarplaats en hetvergadercentrum. Op de tweede verdieping kan worden gepar-keerd. Het parkeerdek is voor auto's toegankelijk via een lift diede voertuigen van de begane grond naar de parkeerlaag brengt.Om de auto's enigszins aan het zicht vanuit de toren te onttrek-ken, is het parkeerdek deels voorzien van een stalen dak metmos-sedum als dakbedekking en deels van houten lamellen omvoldoende luchtverversing mogelijk te maken. De staalcon-structie van dit dak, dat zich op 12,5 m boven maaiveldbevindt, steunt af op de derdeverdiepingsvloer en dat is meteende eerste vloer van de toren. Op deze derde verdieping bevindtzich het bedrijfsrestaurant. Op het dak van de parkeerlaag isook een terras voorzien dat bereikbaar is vanuit het restaurant.TorenIn de twaalf bouwlagen hoge toren wordt het ambtelijke appa-raat ondergebracht. Dit deel bestaat uit twee vleugels die tenopzichte van elkaar 7,2 m in lengterichting verspringen (fig. 2).In hoogterichting verspringen de vloeren een halve verdieping,waarmee dus split-levelvloeren ontstaan (fig. 3). Het idee daar-achter is dat de afdelingen op de verschillende verdiepingenorganisatorisch en ruimtelijk met elkaar in verbinding komente staan.De twee vleugels worden verbonden door de kern die bestaatuit een liftenblok en twee (vlucht-)trappenhuizen. Tweetrappen `wokkelen' zich door twee vides aan weerszijden van deliftkern omhoog en verbinden zo de split-levelvloeren (fig. 5).De buitengevel van de vides bestaat uit een glazen vliesgevelzodat veel daglicht het gebouw kan inkomen (fig. 1).De afzonderlijke torenvleugels hebben een grondvlak van circa29,5 m ? 15 m en steken acht verdiepingen boven de laagbouwuit tot een hoogte van circa 45 m. De trappenhuizen steken inde verdiepingsvloeren. Aansluitend aan het trappenhuisbevindt zich de hoofdschacht (sparing in de vloer) en daarnaasteen sanitair blok (fig. 6 en 7). Rondom het sanitaire blokontstaat een kolomvrije ruimte.Al vroeg in het ontwerp is besloten de installaties in de vloerenvan de toren te integreren. De hoge duurzaamheidsambitieleidde onder andere tot het toepassen van betonkernactivering,een ge?igende methode om het energiegebruik in het gebouwte beperken. De installaties zijn grotendeels via een computer-vloer van bovenaf bereikbaar.ir. Michel Schamp RCAronsohn Constructies raadgevendeingenieurs bv1 Impressie van het nieuwe stadhuis van Almelobron: Kraaijvanger2 De twaalf bouwlagen hoge toren bestaat uit twee vleugels die ten opzichtevan elkaar 7, 2 m in lengterichting verspringen3 In hoogterichting verspringen de vloeren een halve verdieping, waarmee split-levelvloeren ontstaan2 3Bijzondere vloertypen gecombineerd72014164 Stadhuis in aanbouwnodige afdracht van de belastingen naar de kolommen. Omgewicht te besparen, zijn de 400 mm dikke vloeren in het tech-nisch ontwerp voorzien van kartonnen kokers (Monotub DD).De derdeverdiepingsvloer is ontworpen in een dikte van450 mm en is ook voorzien van kokers. Deze grotere dikte wasnoodzakelijk vanwege een vrij opgelegd vloerveld van14,4 m ? 14,4 m. Op voorstel van de aannemer zijn de vloer-delen met kartonnen kokers van de eerste- en tweedeverdie-pingsvloer uiteindelijk gewijzigd in bollenvloeren.TorenVanaf de derde verdieping bestaat het constructief ontwerpuit stalen buiskolommen op een stramien van 7,2 ? 7,2 m2en14,4 ? 14,4 m2en in de vloer ge?ntegreerde stalen HE-balkenvan 300 mm en 450 mm hoog. De stabiliteit van de toren wordtverzorgd door de vluchttrappenhuizen, met daartussen de lift-kern. De trappenhuizen en liftkern zijn met elkaar gekoppelddoor 600 mm dikke betonnen vloeren. Dankzij deze vloerenkunnen de kernen samenwerken om de windbelasting op tenemen. Er is gekozen voor een zware vlakke vloer in plaatsvan een dunne vloer met lateien omdat de kernwanden nietallemaal in ??n lijn liggen. Door de dikke vloer zijn de dwars-krachten gemakkelijker van de ene naar de andere wand doorte geven. Buiten de kern kragen deze dikke vloeren uit envormen ze bordessen van de omhoog wokkelende trap.Omdat de installaties in de vloeren moesten worden ge?nte-greerd, is gezocht naar een vloersysteem waarbij het mogelijkwas de kanalen en leidingen vanuit de hoofdschacht onder hetsanitaire blok door te laten lopen en in de verdiepingsvloer teverdelen. Hoofduitgangspunt daarbij was optimale flexibiliteitmet betrekking tot de indeelbaarheid. Een belangrijk uitgangs-punt was ook dat de vloer onafhankelijk van leverancier zouzijn, om enerzijds zo veel mogelijk ontwerpvrijheid te behou-den tot de start van het technisch ontwerp en anderzijds omconcurrentie mogelijk te maken bij de aanbesteding.Uiteindelijk heeft dit in het ontwerp geresulteerd in een `stan-daard' voorgespannen breedplaatvloer van 1200 en 1500 mmbreed en een dikte van 150 mm. Deze dikte was nodig om plaatste bieden aan de betonkernactivering, de voorspanwapening entraditionele wapening. De voorspanning was noodzakelijk om devervormingen in de hand te houden. Er is sprake van twee plaat-breedten omdat de locatie van de goten met de luchtkanalen nietstrookte met een regelmatig stramien van 1200 mm.Op deze vloeren zijn opgestorte ribben voorzien, waardoor eensoort omgekeerde ribbenvloer ontstaat. De afmetingen van dieribben zijn (overwegend) 400 mm breed en 300 mm hoog omde grote overspanningen mogelijk te maken. De vloerdelenworden gedragen door de in de vloer ge?ntegreerde stalenbalken (de platen liggen op de onderflens van de liggers). Dezeliggers liggen hart-op-hart 14,4 m en 7,2 m uit elkaar. Terplaatse van de kern liggen de stalen liggers hart-op-hart 3,6 mDe totale vloerhoogte bedraagt slechts 550 mm. Dit heeftgeresulteerd in een beperking van de verdiepingshoogte endaarmee van de totale gebouwhoogte, zonder afbreuk te doenaan ruimtelijke kwaliteit. Een lager gebouw bespaart uiteraardook materiaal.Constructief ontwerpVoor de laagbouw en de toren zijn verschillende constructie-principes gehanteerd. Ze vormen constructief wel ??n geheelwaar het gaat om de stabiliteit van het gebouw.LaagbouwDe laagbouw is opgezet als een in het werk gestorte betonnenstructuur van kolommen op een stramien van 7,2 m ? 7,2 m enin vier richtingen dragende vlakke vloeren. De stabiliteit wordtgehaald uit een aantal betonnen bouwdelen: wanden op debegane grond, de kernwanden van de toren en de wanden vande autolift.Omdat er sprake is van een relatief grote vloeruitkraging vande eerste- en tweedeverdiepingsvloer vanaf de buitenste kolom-rij, is een 400 mm dikke ter plaatse gestorte vloer ontworpen.Omdat dicht bij de kern iets meer hoogte voor de installatieswas gewenst, zijn de verdiepingsvloeren rondom de kern indikte teruggebracht naar 250 mm (fig. 3). Hier zorgenversterkte stroken en kolomkoppen van 400 mm voor de4Bijzondere vloertypen gecombineerd 72014 175 6 7 8 9 10B BC CE EF FG Gvide28dB120 3505 In de toren`wokkelen'twee trappen zich door twee vides aan weerszijden vande liftkern omhoog en verbinden zo de split-levelvloeren6 Plattegrond 4e en 5e verdiepingKokervloerDe eerste- en tweedeverdiepingsvloer van de laagbouw warenoorspronkelijk ontworpen met kokers ?250 mm in een vloervan 400 mm dik. De derdeverdiepingsvloer en de dakvloerhadden een dikte van 450 mm met kokers ?300 mm. In beidegevallen leverde dat een gewichtsreductie van circa 25% op tenopzichte van de massieve vloer.zodat ribben in de voorgespannen breedplaten hier niet nodigzijn (fig. 7).Het sanitaire blok staat op een zwevende vloer die is opge-bouwd uit een staalplaatbetonvloer van 100 mm en kleinejukken (fig. 7). De kanalen en leidingen takken af vanuit deschacht en moeten onder deze zwevende vloer door en buigendaarna af in de richting van de kopgevels (fig. 8). Gezien degrote hoeveelheid kanalen en leidingen die onder de zwevendevloer doorgaan, waren ribben hier in ieder geval niet wenselijk.Tussen breedplaat en zwevende vloer is een vrije hoogte van250 mm beschikbaar voor de kanalen.De dakvloer was weer ontworpen als een kokervloer met eendikte van 450 mm zoals die ook voor de derdeverdiepingsvloerwas voorzien (fig. 9).VloersystemenZoals aangegeven volgden uit het ontwerp twee bijzonderevloersystemen: de vlakke vloeren met ingestorte kartonnenkokers en omgekeerde ribbenvloeren. Dit naast de gebruikelijkevloersystemen als ter plaatse gestorte vloeren, kanaalplaatvloe-ren, breedplaatvloeren en staalplaatbetonvloeren.Vloeren met ingestorte kartonnen kokersIn het verleden zijn vloeren met ingestorte kokers veelvuldigtoegepast. Vooral in de jaren vijftig en zestig was er veelaandacht voor dit type vloeren getuige de artikelenreeks inCement [1, 2 en 3]. De kartonnen kokers bestonden voornamelijkuit Monotub DD-kokers en werden voorzien van een bitumen-laag om ze waterdicht te maken. Tegenwoordig worden dekokers geleverd met een kunststoffolie en fabrieksmatig aange-brachte blikken deksels om ze water- en luchtdicht te maken.Hoewel de kokers in ??n richting lopen, is de vloer in zijn geheelte beschouwen als een isotrope vloer en is het mogelijk de vloerin twee richtingen te laten overspannen.5 6Bijzondere vloertypen gecombineerd7201418omgekeerde ribbenvloer zwevende vloer vanhet sanitaire blokbreedplaatvloerzonder ribben??? ? ?????????????????????????????????????????????? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ??? ??? ??? ???? ??? ?ponsbeugels ?8 + hrsp ?8kokers ?300tralieligger ?8 -370tussen de kokers7 3D-weergave 4e en 5e verdieping met verschillende vloertypen8 3D-weergave 4e en 5e verdieping inclusief leidingen9 Kokervloer inclusief ligging kokersDe wapening in de dammetjes levert overigens ook een grotebijdrage aan de capaciteit van de vloer in `dwarsrichting'.UitvoeringBelangrijk aspect bij de uitvoering van dit type vloeren is hetvoorkomen van opdrijven en verplaatsen van de kokers tijdenshet storten. In het technisch ontwerp was hiervoor een uitvoe-ringsvoorstel gedaan waarmee ervaring was opgedaan in eenander project. Uiteindelijk is in overleg met de aannemer vooreen andere methode gekozen. Omdat de vloer ook is voorzienvan betonkernactivering en ingestorte sprinklerleidingen, iseerst een onderschil van 90 mm voorgestort. Op deze onder-schil worden de kokers geplaatst (foto 10). Ter plaatse van dedammetjes tussen de kokers zijn stekken ?10-300 opgenomenom het bovennet te kunnen vastmaken en daarmee ook dekokers voor opdrijven te behoeden (fig. 12a en 12b). Destekken zijn door middel van haarspelden over de bovenwape-ning met voldoende overlappingslengte gelast en vormen zoook dwarskrachtwapening. De onderlinge afstand van dekokers is gewaarborgd door lusvormige afstandhouders die vanbovenaf op regelmatige afstand tussen de kokers zijn gestoken.Op voorstel van de aannemer zouden alle kokervloeren wordenuitgevoerd als bollenvloeren. Problemen met de uitvoering vandeze bollenvloeren van de onderste verdiepingsvloeren dedende aannemer ertoe besluiten de dakvloeren toch volgens hetontwerp uit te voeren in een kokervloer. Voornamelijk derekenregels in EC2 voor pons en verankeringslengte leidden totveel onvoorziene detailleringsproblemen bij de bollenvloeren.Gezien de bijzondere toepassing wordt in dit artikel dezekokervloer nader toegelicht.SchematisatieOmdat de kokervloer in ??n richting is te schematiseren alsnaast elkaar gelegen I-balkjes en in de andere richting als eenvierendeelligger, is onderzoek gedaan naar de stijfheidsver-schillen in de twee draagrichtingen. De conclusie was dat ereen verwaarloosbaar verschil was tussen de stijfheden en devloer als isotroop kon worden geschematiseerd. Iets wat ook isterug te vinden in de literatuur over dit vloersysteem (zie kader`Vloeren met ingestorte kartonnen kokers').Hoewel in de meeste gevallen de dammetjes tussen de kokersals ongewapend worden uitgevoerd, is hier bewust gekozenvoor het toepassen van wapening in de dammetjes. De discus-sie over de brandwerendheid van kanaalplaten heeft hierbij eenrol gespeeld. Het toepassen van wapening in de dammetjeswaarborgt dat de onderschil bij brand te allen tijde blijft gekop-peld met de bovenschil.789Bijzondere vloertypen gecombineerd 72014 1910 De kokers liggen op een betonnen onderschilTrillingsgevoeligheidTijdens de uitwerking signaleerde de aannemer dat de eigen-frequentie van de vloer dicht tegen de grens van 3 Hz zouuitkomen. Omdat men vreesde voor trillingshinder leidde dezeopmerking tot veel onrust bij opdrachtgever en gebruiker. Devloer voldoet echter ruimschoots aan de eis in EC0 bijlage A1,die stelt dat het gewicht van de quasi-permanente combinatiegroter moet zijn dan 5 kN/m2. Volgens de Eurocode is het danniet nodig eisen te stellen aan de eigenfrequentie. Toch gaf deonrust aanleiding de proefopstelling `dynamisch' te gaan belas-ten. In dit geval betekende dat lopen over de proefopstelling endat leidde tot voelbare trillingen in de proefopstelling. Overi-gens zou lopen over een kanaalplaatvloer van 320 mm met eendruklaag bij deze overspanning tot eenzelfde gevoel van tril-lingshinder hebben geleid.Met behulp van de zogenoemde HIVOSS-grafieken is gepro-beerd aan te tonen dat trillingen door lopen inderdaad voelbaarzijn op de proefopstelling, maar dat zodra de vloer zijn uitein-delijke vorm in het gebouw zou krijgen daar geen sprake meervan zou zijn. Deze grafieken staan in de ontwerprichtlijn `Tril-lingen in Vloeren' waaraan onder andere TNO heeft meege-werkt. Deze richtlijn kan worden gebruikt om, aan de hand vande eigenfrequentie van het vloersysteem en de meewerkendeof modale massa, te bepalen of er sprake zal zijn van trillings-hinder door lopende personen. Omdat de opdrachtgever nietgeheel was overtuigd, heeft hij een second opinion laten uitvoe-Omgekeerde ribbenvloerDe vloeren voor de toren zijn door de leverancier uitgewerktop basis van de uitgangspunten in het technische ontwerp:150 mm dikke voorgespannen breedplaatvloeren versterktmet ribben. Aan weerszijden van de platen staken twee rijenstekken uit de vloer waarop in een latere fase de ribben van300 mm hoog over de plaatnaden zijn gestort, zodat eenaaneengesloten vloer is ontstaan (foto 11). De totale vloer-hoogte wordt dan 450 mm. De voorspanning is zodanigbepaald dat in de BGT altijd sprake zal zijn van een onge-scheurde doorsnede.In de uitvoeringsfase was voorzien dat de prefab plaat met eenzeeg op stempels zou worden geplaatst. Daarna zouden deribben worden afgewapend en de zijkisten worden geplaatst.De ribben moesten worden afgestort met beton met hoge sterk-teklasse om drukwapening te voorkomen en vervormingen inde hand te houden. Er is in dit systeem immers maar eensmalle drukzone ter breedte van de ribben (400 mm) waarbij een traditionele ribbenvloer de drukzone zich in het plaat-gedeelte bevindt.Uiteindelijk zijn de vloeren uitgewerkt en uitgevoerd conformhet technisch ontwerp met als kleine aanpassing een hogerebetonsterkte voor de ribben. De engineering van de vloer isechter niet zonder slag of stoot gegaan. Twee aspecten hebbendaarbij tot veel discussie geleid. Ten eerste de verwachte (tijds-afhankelijke) vervorming van de vloer en daarmee de aan tehouden zeeg van de vloer. Ten tweede de trillingsgevoeligheidvan de vloer.Tijdsafhankelijke vervormingOm een goede inschatting te kunnen maken van de zeeg isin goed overleg tussen aannemer en opdrachtgever een proef-opstelling gemaakt op het fabrieksterrein van de leverancier(foto 11). Deze opstelling bestond uit twee breedplaten van1200 m met opgestorte ribben. De rustende (1,0 kN/m2) enopgelegde belasting (3,7 kN/m2) is aangebracht door betonnenblokken gelijkmatig verdeeld op de vloer te plaatsen. In eenaantal stappen is de zakking gemeten.De direct optredende vervormingen bleken goed overeen tekomen met de theoretisch berekende waarden. De tijdsafhan-kelijke zakking door krimp en kruip bleek echter veel minder tezijn dan was berekend. Een goede benadering voor een vloer-systeem met een voorgespannen schil en ter plaatse gestorteribben is in ieder geval zeer lastig, mede door verschillendkrimp- en kruipgedrag. De omstandigheden waaronder devloerplaten zijn getest, verklaren de kleinere bijkomendevervorming voor een deel: het proefstuk was 40 dagen oud nalossen van de stempels en het proefstuk lag in een buitenmilieuin een periode met veel regen en dus een hoge RV. Op basis vande metingen was het in ieder geval wel mogelijk een genuan-ceerde uitspraak te doen over de aan te houden zeeg.10Bijzondere vloertypen gecombineerd72014203609036090stort 2e fasehoofdwapening ?12 - 150hrsp ?8t.p.v. tralieliggertussen kokers verticale tralieligger ?8afsluiten met hrsp ?8hoofdwapening ?12 - 150tralieligger ?8stort 1e faseopruwen d.m.v. bezemenstort 2e fasestort 1e faseopruwen d.m.v. bezemen11 Breedplaatvloeren waarop later de ribben worden opgestort12 Doorsnedes kokervloer PROJECTGEGEVENSproject Stadhuis Almeloopdrachtgever Gemeente Almeloarchitect Kraaijvangerconstructeur Aronsohn Constructies raadgevende ingenieurs bvsecond opinion trillingen vloeren Redenaannemer Bouwcombinatie Koopmans ? J.P. van Eesteren v.o.f.leverancier vloersysteem MultiBouwSystemenren door een externe adviseur. Die heeft een dynamische EEM-berekening uitgevoerd om de eigenfrequentie van de gehelevloer te bepalen. De uitkomst van die rekenexercitie was eenhogere, dus gunstigere eigenfrequentie.Inmiddels zijn de vloeren gemaakt en voorzien van de bouw-kundige afwerking en is er geen sprake van trillingshinder. Degrote modale massa van de vloer speelt hierbij een doorslag-gevende rol.Tot slotOm tegemoet te komen aan steeds hogere duurzaamheids-ambities en verregaande integratie van installaties in vloer-systemen, is het af en toe nodig buiten de gebaande padente stappen. Er ontstaat zo een grotere ontwerpvrijheid waarbinnen het nog steeds mogelijk is constructies te bedenken,die voldoen aan het programma van eisen ?n binnen hetbudget vallen. Stadhuis Almelo is daar het bewijs van. LITERATUUR1 Buisman, J.J.I., Toepassing van waterdichte kartonnen kokers alsgewichtverminderend element in gewapend-betonvloeren.Cement 1958/18, pp. 716-722.2 Buisman, J.J.I., Toepassing van waterdichte kartonnen kokers alsgewicht-verminderend element in gewapend-betonvloeren.Cement 1959/3, pp. 238-248.3 Buisman, J.J.I., Berekening van kokervloeren volgens de breuk-methode. Cement 1965/7, pp. 467-472.4 Trillingen van vloeren Ontwerprichtlijn, HIVOSS, RFS2-CT-2007-00033,Research Fund for Coal & Steel, november 2011.1112a12b