Vanwege een grote toename van het aantal studenten, is er behoefte aan een tweede onderwijsgebouw op de campus van Wageningen UR. Dit gebouw, genaamd ‘Orion’, wordt gebouwd tussen de gebouwen ‘Forum’ en ‘Atlas’ en is het meest moderne op de campus. Flexibiliteit en duurzaamheid waren belangrijke uitgangspunten in het ontwerp. Een van de oplossingen werd gevonden in een slimme vloer. auteurs:ir. George Henkens en Ronald Stoter (Aronsohn Constructies raadgevende ingenieurs bv)
Duurzaamheid dankzij slimme vloer3201370Duurzaamheiddankzijslimme vloerVanwegeeengrotetoenamevanhetaantalstuden-ten,iserbehoefteaaneentweedeonderwijsgebouwopdecampusvanWageningenUR.Ditgebouw,genaamdOrion,wordtgebouwdtussendegebouwenForumenAtlasenishetmeestmoderneopdecampus.Flexibiliteitenduurzaamheidwarenbelang-rijkeuitgangspunteninhetontwerp.E?nvandeoplos-singenwerdgevondenineenslimmevloer.1Nieuwbouw Orion tweede onderwijsgebouw voor Wageningen URDuurzaamheid dankzij slimme vloer 32013 71grondvlakvijfhoek2.980 m2grondvlakvierkant2.590 m2lengtedraaglijnen366 m1gangzone100 m1lengtedraaglijnen366 m1lengte draaglijnen 404 m1gangzone 135 m1lengte draaglijnen 404 m12Het gebouw heeft een monolitisch en gesloten uiterlijk: hoog,strak, symmetrisch en aan de buitenkant de vorm van eenregelmatige vijfhoek. Het grote atrium in het gebouw zal echterbijdragen aan het gevoel van een open gebouw.Orion zal voorzien in diverse behoeften zoals laboratoriumza-len, colloquiumzalen, drie collegezalen voor elk 100 personenen een auditorium voor 720 personen. Ook voor een grand caf?en een grote foyer moest in het ontwerp plaats worden gevon-den. Onder een gedeelte van het gebouw bevindt zich een fiet-senkelder van ??n laag.De positionering van de diverse ruimten en functies met debijbehorende bereikbaarheid en voorzieningen maakte Oriontot een uitdagende puzzel. Het programma van eisen verlangdeeen mogelijk toekomstige, verticale uitbreiding van circa 15 m.Gezien de meerkosten die dit voor het huidige ontwerp totgevolg zou hebben, is besloten deze mogelijkheid te latenvervallen. Bovendien zou er dan geen techniek op het dakmogelijk zijn, en dat is voor een laboratoriumgebouw juist eenzeer belangrijk onderdeel.De ontwerpfase is gestart in juni 2009, de uitvoering in maart2011. Medio mei 2013 wordt Orion in gebruik genomen.OntwerpVanwege zijn grootte (720 personen) werd het auditorium alvroeg het hart van het ontwerp. Voor een effici?nt gebruik washet flexibel opdelen van deze ruimte in drie collegezalen voor240 personen noodzakelijk. Met het oog op de toegankelijkheidis het logisch een dergelijke ruimte niet te hoog in het gebouwte plaatsen, maar juist onderin. Constructief gezien is dat weerzeer onlogisch, immers alles boven het auditorium moetwor-den gedragen door een ruimte waar eigenlijk geen constructie(kolommen) doorheen mag lopen.Het schetsontwerp waarmee de architect is geselecteerd,voorzag in een H-vormig gebouw van tien lagen, waarbij hetauditorium op de tweede laag was gepositioneerd. Het audito-rium zou hierbij voor een groot gedeelte onder de bovenbouwkomen. Omdat kolommen het gebruik van de ruimte beperken,zouden grote overdrachtsconstructies noodzakelijk zijn. Dediverse laboratorium- en installatieruimten waren in de boven-bouw boven het niveau derde verdieping gepositioneerd, in debenen van de H-vorm.De eerste ontwerpopgave was het schetsontwerp zo te herzien,dat een kolomvrij auditorium wel op niveau 2 kon blijven maareen gecompliceerde en kostbare overdrachtsconstructie nietnodig zou zijn.Dit heeft geleid tot het wijzigen van de H-vorm in een U-vormmet gespreide benen, waartussen het auditorium kon wordeningericht zonder hinderlijke kolommen uit de bovenbouw. Hetauditorium bevindt zich hierdoor nog maar gedeeltelijk onderde hoogbouw. Door het toepassen van stalen vakwerken terplaatse van de binnengevels en het positioneren van (eengedeelte van de totaal benodigde) techniekruimte boven hetauditorium, is een beperkte overdrachtsconstructie `onzicht-baar' ge?ntegreerd (fig. 2)De bouwputHet niveau van het freatisch grondwater is ongeveer 1 mbeneden het oorspronkelijke maaiveld, circa NAP +10,35 m totNAP +11,0 m. Het gebouw heeft ??n kelderlaag. Uit archief-gegevens en monitoring bleek dat de stijghoogte van het waterin het watervoerende pakket zich op circa NAP +9,4 m bevindtmet een ondoorlatende laag op circa NAP +2,8 m. Het aanleg-niveau van de kelder en daarmee de hoogte van het gebouw inir. George Henkens,Ronald stoterAronsohnConstructiesraadgevendeingenieurs bv1 Het nieuwe onderwijsgebouw Orion2 Transformatie van H-vorm naar U-vorm met gespreide benenDuurzaamheid dankzij slimme vloer3201372RhRhRhRhRvRvzwaartepuntbelastingexentriciteitbelasting410004100041000VIDE3everdieping1everdieping4everdieping2everdiepingHED360x162HE280M4100041000900010800108009000 4100041000~50x50x5~50x50x5SK2VIDEVIDEGEWIJZIGD GEWIJZIGDGEWIJZIGDHE200BHE200BHE200BHE200B410004100041000stabiliteitswandmet openingenstabiliteitswandmet openingenstabiliteitskernstabiliteitswandstabiliteitswandlokalestabiliteitswand3 45 63 Derdeverdiepingsvloer met binnentuin4 Tweedeverdiepingsvloer met auditorium5 Horizontalereactiekrachtenuitgebogenvakwerktegenprefabbetonwanden6 Krachtswerking tgv gebogen vakwerk auditoriumHoofddraagconstructieHet gebouw is gefundeerd op voorgespannen prefab-beton-palen. Op de paalfundering zijn poeren gestort en een kelder-doos van gewapend beton.Vanaf de begane grond bestaat de hoofddraagconstructie uitstalen en prefabbetonnen kolommen. In de transparantebuiten- en binnengevelvlakken is voor een draagstructuur metstalen kolommen gekozen met dragende prefab-betonwandenter plaatse van de gesloten gevelvlakken. Met een h.o.h.-afstandvan 1,8 m is de profielafmeting van de gevelkolommen beperkten hierdoor in de gevel te integreren. De stalen kolommen vande binnengevels worden gedragen door stalen vakwerkentussen de derde- en vierdeverdiepingsvloer. Deze vakwerkendragen eveneens de vloerconstructie van de binnentuin op hetniveau derde verdieping (fig. 3).het terrein is bepaald op onderkant keldervloer NAP +7,95 m.Hiermee bestaat geen gevaar voor opbarsten van de bouwputen zijn de kosten voor de bouwput beperkt. Rondom debouwput zijn tijdelijke (niet-verankerde) stalen damwandenaangebracht tot in de waterremmende laag.Duurzaamheid dankzij slimme vloer 32013 73gelast kokerprofiel 200x500x25t.b.v. lamellen ligger L1gebogen vakwerkauditorium787 Doorsnede over symmetrieas gebouw8 Lamellen zorgen voor verlichting van de binnengevels zonder opwarmingontwerp voorzag in koppelingen met behulp van natte knopen.In de gevelopeningen zijn stalen kolommen geplaatst met eenh.o.h.-afstand van 1,8 m. Tijdens de detailengineering heeft deaannemer, in overleg, gekozen voor een elementdeling zondernatte knopen en met een beperkt aantal ingestorte stalen laspla-ten (zie kader).Duurzaamheid: bouwkundigOrion is ontworpen met een hoge duurzaamheidsambitie. Vooreen gebouw met veel laboratoria is dat moeilijk, omdat deinstallatiegraad uiteraard hoog is. In het atrium en op het dakvan het auditorium ontstaat een grote buitenruimte (niveauderde verdieping). Vanaf het dakterras boven de vide achter hetauditorium (niveau vierde verdieping) ontstaat een mooiuitzicht over Wageningen (fig. 7).Het gebouw is slim geori?nteerd ten opzichte van de zon. Uitonderzoek naar de licht- en warmtelast op het gebouw bleekeen ori?ntatie van het atrium pal op het zuiden de beste keuze.Er zijn alleen betonwanden toegepast op plaatsen waarvan hetwaarschijnlijk is dat deze ook over vijftig jaar niet in de weg staan,dus bij liftschachten, naast de schachten, bij de trappenhuizen enin de gevels. Constructieve aspecten, planning en gewenst afwer-kingsniveau zijn bepalend geweest voor de keuze tussen prefab ofin het werk gestorte betonwanden. Gekozen is voor in het werkgestorte betonwanden bij kernen, leidingschachten en complexetrappenhuiswanden. Hierdoor is een lokale aanpassing tenbehoeve van de complexe installaties tot een laat tijdstip mogelijken worden complexe koppelingen vermeden.De gesloten geveldelen en eenvoudige trappenhuiswanden zijnuitvoeringstechnisch minder complex en planningstechnischminder kritisch, waardoor een keuze voor prefab voor de handligt. In het bestek is voor het prefab beton uitwerkingscategorie5 voorgeschreven.StabiliteitDe stabiliteit wordt ontleend aan de betonwanden in hetgebouw en de dichte, dragende betonnen geveldelen. Terplaatse van de binnengevels zijn twee betonwanden aange-bracht voor een lokale krachtsoverdracht tussen vakwerken(fig. 4). Door de gebogen vorm van het vakwerk van het audi-torium ontstaan horizontale reactiekrachten op het vloerniveauvan de tweede- en derdeverdiepingsvloer. Aangezien achter hetauditorium een vrije doorgang noodzakelijk is, kunnen geendiagonalen tussen de dragende kolommen worden geplaatst.Hierdoor moeten horizontale reactiekrachten via de naast-liggende betonwanden worden overgedragen (fig. 5 en 6).Boven de beide entreepartijen zijn plaatselijk openingen in degevel voorzien. De prefab-betonwanden moeten hier onderlingworden gekoppeld om de samenhang te waarborgen. HetArtikel detailengineeringOver de koppeling van de prefab elementenheeft Bartels Ingenieursbureau een artikelgeschreven:`Complex prefab beton (2)'. Dit artikelis te raadplegen op www.cementonline.nl.Duurzaamheid dankzij slimme vloer320137441000VIDE4100041000ababDsn aDsn b220550 1250 5504002018040020stalen profielplaatanhydriet gietvloertbv geluids-absorbatieribbenvloerstalen profielplaattbv geluidsabsorbatieanhydriet gietvloerribbenvloer9 109 Standaard laboratoriumvloer 5et.m. 8everdieping10 Slimme vloer met ribben h.o.h. 1,8 m constructiefklimaat ontstaat. De onderzijde van de vloer mag hierbij nietworden afgedekt met een systeemplafond om uitwisseling vanwarmte tussen de ruimtelucht en beton mogelijk te maken.Voor een goede ruimteakoestiek zijn veelal aanvullende voor-zieningen onder vloeren noodzakelijk. Bovendien hebben labo-ratoriumruimten een grote installatiebehoefte en moetenruimten worden vermeden waar zich vuil kan ophopen. Deinstallaties `schoon wegwerken' achter een plafond was echtergeen optie. Een systeemplafond hindert immers de warmte-overdracht tussen betonvloer (met betonkernactivering) en deonderliggende ruimte.Een dubbel gebruik van ruimte voor zowel een constructievevloer als voor installaties geeft meer vrije hoogte en kan helpenhet totale bouwvolume te beperken. Zie hier de uitdaging voorhet ontwerpteam.Afhankelijk van het gebruik van de ruimte onder en boven devloer, is het meest effici?nte vloersysteem gekozen:? een gewone kanaalplaatvloer met druklaag ter plaatse vanstandaardgebruiksfuncties en ter plaatse van ruimten metdubbele verdiepingshoogten;? een traditionele in het werk gestorte betonvloer bij enkelegrillige of gebogen vloervormen;? een slimme vloer ter plaatse van laboratoriumruimten.Uiteraard is hierbij niet enkel gekeken naar het gebruik vanvandaag, maar ook naar de aanpasbaarheid voor een toekom-stige, andere indeling of ander gebruik.Hierdoor valt de symmetrieas van het gebouw gelijk aan derichting noord-zuid. Op het dakniveau van de bovenbouw isgeen gesloten dak maar zijn lamellen aangebracht. De lamellenzijn onder een hoek van 45? aangebracht. Door deze lamellenworden de binnengevels wel door de zon verlicht zonder dathet opwarmt. Een aanvullende zonwering voor de binnengevelsis dan ook overbodig (fig. 8).Het atrium vervult een actieve rol in het klimaatconcept, wanthet fungeert als overstortvolume voor de lucht uit de aanlig-gende installatieruimten. Voor een laboratoriumruimte is eengoede aan- en afvoer van lucht essentieel. Hierdoor wordt bijeen stapeling van laboratoriumruimten veel verticaalleidingwerk, dus schachten, noodzakelijk. Het atrium geeft demogelijkheid tot het aanzuigen en afblazen van lucht op eentussenniveau van de totale gebouwhoogte. Door de concentra-tie van technische ruimten op kelder-, derde- en negendever-diepingsniveau is het verticale leidingwerk opgeknipt in delen.Hierdoor is de totale behoefte aan leidingschachten beperkt enblijft veel nuttige ruimte beschikbaar.Keuze vloerenInstallatietechnisch is gebruikgemaakt van warmte- enkoudeopslag in combinatie met betonkernactivering. Devloeren spelen zo een belangrijke rol in het energetisch model:de massa wordt ingeschakeld als opslagmedium van koude enwarmte waardoor een gelijkmatig en comfortabel binnen-Duurzaamheid dankzij slimme vloer 32013 7511123,85 m1,8 m11 Principe slimme vloerbron: Ector Hoogstad Architecten12 Eindresultaat slimme vloerzonder leidingwerk in het zicht. De hiervoor benodigdeleidingen zijn ingestort in de ribben en komen uit in decanalure van de profielplaat (fig. 9 en 10).Voor het voeden van de laboratoriumtafels met warm enkoud water, elektra en gas, zijn leidinggoten in de bovenzijdevan de vloer aangebracht. De leidinggoten zijn voorzien opconstructief gunstige posities, nabij de momentennulpunten.Vanuit een leidinggoot worden steeds laboratoriumtafels vande bovenliggende ruimte gevoed.Het leidingwerk voor de aan- en afvoer van lucht is gecon-centreerd in de centrale gangzones, met inblaas- en afzuig-voorzieningen in de scheidingswanden. Alleen in de gang-zone is een plafond aangebracht.Door deze multifunctionele slimme vloer is de voorconstructie en installaties benodigde hoogte beperkt,waarmee bouwkosten zijn bespaard.Tijdens de uitvoering zijn diverse proefstukken gemaakt van degezette profielplaat met aansluitend beton om, gezien de groterepetitiefactor en het blijvende zichtwerk, een optimaal resul-taat te behalen (fig. 11 en foto 12).Slimme vloerDe slimme vloer is gebaseerd op het principe van een ribben-vloer die in het werk wordt gestort. Een gewenste vloerover-spanning van 10,8 en 9 m en ribben hart op hart 1,8 m,overeenkomstig de lichte stalen gevelkolom, resulteert in detotale constructieve vloerdikte van 400 mm. De bovenzijdevan de vloeren is standaard voorzien van een 20 mm dikkeanhydriet gietvloer. In technische ruimten met hoge installatie-componenten is de vloer gevlinderd om extra beschikbarehoogte te krijgen. Aan de onderzijde van de vloer is eengeperforeerde, stalen profielplaat tussen de ribben aangebracht.De profielplaat wordt hierbij ge?ntegreerd in een cassette diedirect op de vlakke vloerbekisting wordt geplaatst. De cassettefungeert hierbij als bekisting, waardoor de canalures van deprofielplaat niet met beton konden worden gevuld.De profielplaat zorgt voor een goede ruimteakoestiek zondernadelige invloed op de betonkernactivering. De betonvloergeeft de warmte of koude door aan de staalplaat (en viceversa), mits het aansluitvlak beton-staal goed aansluit.Tevens geeft de profielplaat de mogelijkheid tot het voedenvan lichtvoorziening, audiovisuele apparatuur enzovoortDuurzaamheid dankzij slimme vloer32013761313 Artist's impression van Orion op de campus van Wageningen URbron: Ector Hoogstad Architecten? onderwapening aanbrengen;? betonkernactivering aanbrengen;? leidingen E- en W-installaties aanbrengen;? bovenwapening aanbrengen;? beton storten.Voorafgaand aan de uitvoering zijn vier mock-up's uitgevoerdom het bovengenoemde proces te optimaliseren en een esthe-tisch goede aansluiting tussen de betonvloer en cassettes tewaarborgen.Eindresultaat duurzaamheidHet gebouw Orion heeft een GreenCalc-score van 188,daarmee het meest duurzame gebouw op de WageningenCampus. PROJeCtGeGeVensproject Orionopdrachtgever Wageningen University & Researcharchitect Ector Hoogstad Architectenprojectmanagement ABT bvadviseurconstructies AronsohnConstructiesraadgevendeingenieursbvadviseur installaties Valstar Simonis adviseurs installatietechniekadviseur bouwfysica/brandveiligheid DGMRaannemer Heijmans Utiliteit bvoplevering eind april 2013Uitvoeringsmethodiek slimme vloerDe cassettes zijn uitgevoerd als prefab modules inclusief dedefinitieve plafondafwerking. De voorzieningen ten behoevevan verlichting, audiovisueel en dergelijke zijn hierbij vooraffabrieksmatig aangebracht. Een cassette is uit ??n stuk gemaaktwaarna deze met een speciale evenaar wordt geplaatst.De werkwijze is als volgt:? vloerbekisting stellen (nieuwe kwaliteit betonplex);? alle hoekpunten van de cassettes digitaal maatvoeren;? stelframes aanbrengen voor de cassettes;? plaatsen cassettes op vloerbekisting (hierbij zijn dichtings-banden aan onder- en zijkant aangebracht ter voorkomingweglopen lekwater);Betonsamenstelling slimme vloerSterkteklasse C28/35Cement 90% CEM III / B 42,5 LH HS, 10% CEM I 52,5 NToeslagstof 50% grind 4/16, 50% grind 4/32Hulpstof superplastificeerder SAfwerking betonwandenVoor de betonwanden is in overleg de afwerkingsklasse B1teruggebracht naar afwerkingsklasse A+. Hierbij is het nadenpa-troon van de bekisting met de architect afgestemd.
Reacties