C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gH oogbou wcement 2006 1 37De toren is ontworpen als een vol-ledig in het werk gestorte beton-constructie. Dit was een logischekeuze in verband met het integralestabiliteitssysteem waarvan zowelde binnenwanden als gevel deeluitmaken. Bovendien ging devoorkeur van de aanvankelijk inge-schakelde aannemer uit naar tun-nelbekisting. De gekozen beton-sterkteklasse bedroeg B 65 voor deverticale elementen (kolommen enwanden), B 35 voor de vloeren enB 45 voor de fundering.Om twee redenen was B 65 voor-gesteld. Ten eerste om bij de groteverticale belasting de elemententoch slank te kunnen houden.Hierdoor loopt het wapeningsper-centage in het onderste deel vanhet gebouw op tot 8%, met eentotale wapeningshoeveelheid tot250 kg/m3. Ten tweede is deze rela-tief hoge betonsterkte voorgesteldvanwege de hoge E-modulus, waar-mee met eenzelfde wanddikte eengrotere horizontale gebouwstijf-heid kan worden gerealiseerd.Ingestorte staalprofielen in debetonkolommen op de ondersteverdiepingen waarborgen de stijf-heid onder trekspanningen. Eenkolomstructuur met diagonalenvervangt de buitenwand op maai-veld, om zo een open structuur terealiseren (zie ook fig. 4).V a n t e r p l a a t s e g e s t o r tn a a r p r e f a bIn overleg met de aannemer is ineen later stadium besloten debetonconstructie vanaf vloer 4geprefabriceerd uit te voeren.Hierdoor wordt de bouwsnelheidbevorderd en de bouwlogistiekvergemakkelijkt. Als gevolg vandeze wijziging worden de derdeen vierde verdieping in B 85gestort en worden de ondersteprefab elementen ook in B 85 uit-gevoerd. Dit is vanwege de beno-digde voegwapening en het stijf-heidsverlies door de voegen tekunnen ondervangen.Door deze wijzigingen bedraagtde uiteindelijke afname van dehorizontale stijfheid van degeprefabriceerde constructie 5 ?10%. De horizontale vervormin-gen liggen daarmee nog steedsbinnen de daarvoor gehanteerdeuitgangspunten en normen.V e i l i g h e i d e n l o g i s t i e kOm al het materiaal op hoogte tekrijgen wordt een torenkraan toe-gepast (fig. 3), die aan de schuinezijde van de plattegrond wordtgeplaatst. De bouwlogistiek enbouwveiligheid vormen eenbehoorlijke uitdaging vanwege debeperkte ruimte op het verkeers-plein. Aan een zijde is de wegdaarom tijdelijk voor verkeer afge-sloten. Vanaf deze zijde kan hetOntwerpproces leidt tot optimale totaalprestatieHet Strijkijzer; nieuwlandmark voor Den Haagir. J.J.M. Font Freide, ir. M.W.H.J. Prumpeler en ir. I.A.R. Woudenberg,Corsmit Raadgevend Ingenieursbureau BVDe constructief ontwerper staat bij hoogbouw voor een uitdagende en ver-antwoordelijke taak. De uniciteit van elk hoog gebouw vraagt om een toege-sneden constructief antwoord. Dit artikel bespreekt de overwegingen bij hetconstructief ontwerp van `Het Strijkijzer'. Deze 131,5 m hoge woontoren ismomenteel in uitvoering op het Rijswijkseplein in Den Haag.1 |Woontoren HetStrijkijzer: nieuwlandmark in Den HaagC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gH oogbou wcement 2006 138materiaal worden aangevoerd eningebracht en zijn opstelplaatsenvoor vrachtwagens mogelijk.De weg en trambaan aan eenandere zijde zullen te zijner tijdmet een tijdelijke constructie wor-den overkluisd om het gevaar vaneventuele kleine vallende voorwer-pen te minimaliseren. Hijsbewe-gingen hebben bovendien vanbinnenuit plaats, dat wil zeggenvanuit de interne hoek richting degevel. De te hijsen delen wordendaarnaast allemaal extra geborgd.Bij het hijsen van de zware ele-menten direct grenzend aan detrambaan wordt het tramverkeerstilgelegd.S t a b i l i t e i t s c o n s t r u c t i eHoofdopzet van de stabiliteitscon-structie is het zogenoemde gevel-buisprincipe. Hierbij worden degevelwanden extra geactiveerddoordat de woningscheidendewanden de gevelwanden metelkaar verbinden (fig. 4). Naast degevelwanden en woningscheiden-de wanden worden ook alle overi-ge binnenwanden, schachtwandenen andere verticale elementen inde stabiliteit van het gebouwbetrokken. Hiermee wordt de aan-wezige constructie maximaalbenut, om de bruto-/nettoverhou-ding voor de opdrachtgever zoeffici?nt mogelijk te maken. Omdaarnaast de flexibiliteit van deplattegrond te vergroten, zijn inde binnenwanden grote sparingenvoorzien. Deze sparingen makenhet in de toekomst mogelijk dewoningen aaneen te schakelen.Door deze schakelmogelijkheidkan te zijner tijd de woninggrootteworden aangepast aan de markt-vraag van dat moment.Globaal ontwerp stabiliteitsconstructieIn een vroeg ontwerpstadium isop basis van een 1D-schematisatieeen globale inschatting gemaaktvan de benodigde afmetingen vanH e t S t r i j k i j z e rJuni 2005 is begonnen met de bouwput van `Het Strijkijzer', een 42 verdiepingen tellende woontoren die vanaf medio 2007 een nieuwe landmark vanDen Haag zal vormen. De toren met een driehoekig grondvlak zal in hetmidden van het Rijswijkseplein verrijzen, omsloten door tram en autoverkeer. De standaardverdieping van de toren is een Lvorm met afgerondehoeken. De Lvorm is dichtgezet op de onderste tien verdiepingen en verdieping 26 tot 32, waardoor een driehoek ontstaat (fig. 1, 2).Het totaal beslaat 30 450 m2bruto vloeroppervlak, waarvan 351 woningenvari?rend in grootte van 36 tot 144 m2. De toren heeft een tweelaagse keldermet fietsenstalling en sprinklerreservoir. Parkeren heeft plaats in de naburige parkeergarage Laakhaven. De begane grond en eerste verdieping vanhet gebouw zijn bestemd voor horeca. De tweede en derde verdieping hebbeneen kantoorfunctie. De verdiepingen 4 tot en met 29 omvatten 36 m2grotewoningen voor jongeren; op de verdiepingen 30 tot en met 40 bevinden zichluxe appartementen met een oppervlak tot 144 m2. Boven de woningen isop de 41ste verdieping techniek gesitueerd. Op de 42ste verdieping zal zicheen restaurant vestigen.De topverdiepingen zijn met een panoramalift publiekstoegankelijk. Tevensbevindt zich er een buitenomloop met kiosken enz. Het gebouw wordtbekroond met een transparante staalconstructie.De woontoren zal ten tijde van oplevering naar alle waarschijnlijkheid hethoogste geprefabriceerde betonnen woongebouw van Europa zijn.9*3600= 32400westgevela b c d e f g h i j130725+p = bk betondak116280+p (laag 40)88280+p (laag 30)60280+p (laag 20)laag -14680+p (laag 1)peil= 990+ nap (laag 0)32280+p (laag 10)panoramalift2 |Doorsnede en standaard-plattegrond (niveau 27)3974 29591268784088vlakke plaat grote steekgrotesteekvlakkeplaat3060DBL203030606060303030303030303030303030C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gH oogbou wcement 2006 1 39de stabiliteitsconstructie (fig. 5).De windbelasting, de gebouwaf-metingen en het gekozen con-structieprincipe (gevelbuis) warendaarbij de belangrijkste parame-ters. Daarbij is in eerste instantiede betonnen gevelbuis uniformover de hoogte verondersteld. Alsontwerpeis voor de relatief slanketoren is een toelaatbare horizonta-le topverplaatsing van 1/500 vande gebouwhoogte gehanteerd.Daarnaast zijn aannames gedaanvoor het aandeel van de topver-plaatsing dat door funderingsrota-tie plaatsheeft en de invloed van(raam-)sparingen e.d. De benodig-de wanddikte is hiermee bepaaldop 250 mm, wat ook voor sterktevoldoet (zie kader).Definitief ontwerpHet definitieve ontwerp van dewoontoren is met eindige-elemen-ten rekensoftware doorgerekend(fig. 6). Het rekenmodel is daarbijopgebouwd uit ligger- en plaatele-menten. Dit vereenvoudigt hetgebruik van de uitvoer in de wape-ningsberekeningen.Gekeken is naar de sterkte enbruikbaarheid van het gebouw.Voor de sterkteberekening is eengemiddelde E-modulus van15 000 N/mm2aangehouden; voorde bruikbaarheidstoetsing is eengemiddelde E-modulus van30 000 N/mm2gerekend. Dezewaarden zijn gecontroleerdin relatie tot de optredende span-ningen in beide fasen, waarbijvanwege de trekspanningen in deuiterste-grenstoestand de stijf-heidsreductie door scheurvormingin rekening is gebracht door mid-del van de gereduceerde E-modu-lus. Voor beide grenstoestandenvolgt uit de verschillende E-modu-li een andere stijfheid, waarmeeook de dynamische vergrotings-factor 1en de tweede-ordefactoranders zijn.Tevens zijn alle palen ingevoerdals veren, met een stijfheid van2 ? 105kN/m. Deze waarde isdoor de geotechnisch adviseuronderbouwd. Rekenkundig zouvoor de dynamische belastingzelfs een waarde van 4,5?105kN/mkunnen worden gehanteerd, maarhiervan is afgezien. Reden voordeze terughoudendheid was denog niet volledig uitgekristalliseer-de kennis van het gedrag van paalen ondergrond onder een dynami-3 |TorenkraanA CB7200 720018083060180720018072005005006200500500620050050062005005005825875125180180 180?406.4x20gedeelte gevelaanzicht as 1kolom1000x800kolom1000x800F H Jkolom1000x1000?406.4x20D-F-H2x staalplaat t=20detail Akolom1000x8002x 5?32 hoh 100?406.4x20lasa=5L=300las a=10HD400x422in te stortenDkolom1000x800?406.4x20kolom1000x800B?406.4x208230+250- 250-7400+6605353202020205353500400500400500125875875 125500 5005005004001?406.4x20lasa=10Jdetail Classen a=5 terzij anders aangegevenlassen a=5 terzij anders aangegevendetail BD-F-Hlasa=10?406.4x2014 |Opbouw draagconstruc-tie: stalen kap (a), stan-daardverdieping (b),kolommen en schorenmaaiveld (c)a.b.c.koppeling d.m.v.strippenterugliggend i.v.m.achterliggende ruimte3-puntskoppelingi.v.m. stabiliteitnok aan onderzijdei.v.m. montage630 mmbovenregeldetailsC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gH oogbou wcement 2006 140sche belasting.Na aanbesteding is een modelgemaakt van de prefab-betoncon-structie, waarin onder meer devoegen en samenwerking van deelementen verder zijn geanaly-seerd.D y n a m i s c h g e d r a gMet het eindige-elementenmodelis tevens de eigenfrequentie vande constructie bepaald. Dit isgedaan op twee manieren. Teneerste is met de gevonden hori-zontale stijfheid de eigenfrequen-tie volgens bijlage A.4. van NEN6702 [1] bepaald (op basis van degrootste horizontale uitbuigingonder invloed van de momentanebelasting werkend in de trillings-richting). Daarnaast is met derekensoftware een modaalanalysegemaakt, waarbij de momentanebelastingen als massa's in hetmodel zijn aangebracht. De bere-kende eigenfrequenties kwamennagenoeg met elkaar overeen:? NEN 6702 A.4. [1]:fe;bgt= 0,281 Hz; fe;ugt= 0,218 Hz;? modaalanalyse EEM:fe;bgt= 0,283 Hz; fe;ugt= 0,220 Hz.In beide berekeningen is eendemping aangehouden vanD = 0,02 (betonconstructies). Demaatgevende eigenfrequentieszijn gebruikt ter bepaling van dedynamische vergrotingsfactor 1volgens [1]. De factor 2ter bepa-ling van de versnellingen isbepaald volgens NEN 6702 bijlageA.5. [1], met D = 0,01 aangeziende eigenfrequentie minder dan1 bedroeg. De berekende optre-dende versnelling bedroeg0,13 m/s2, ruim toelaatbaar vol-gens de aangegeven begrenzings-eis van 0,16 m/s2(fig. 21 uit [1],bij fe= 0,28 Hz).WindbelastingOp het rekenmodel van de torenis de windbelasting aangebrachtdie is bepaald aan de hand vanwindtunnelonderzoek. Het proto-type van het gebouw is tweemaalin de windtunnel onderzocht(foto 7). De lokale ontwerp-wind-belastingen ten behoeve van degevelelementen zijn experimen-teel bepaald met zogenoemdedrukmetingen. Daarvoor is eengebouwmaquette gemaakt, schaal1:250, met zestig drukmeetpun-ten. Met de verkregen resultatenis een zonering gemaakt voor hetdimensioneren van de gevelaf-bouw.De ontwerp-windbelasting voor dehoofddraagconstructie is met eenzogenoemde krachtenbalansbepaald. Deze methode geeft deresulterende krachten aan de voetvan het gebouw. Hieruit volgdeeen vijftal maatgevende windrich-tingen. De verkregen krachtscom-ponenten voor deze windrichtin-gen zijn omgerekend naar eentrapeziumvormig belastingverloopover de hoogte, en vervolgens alspuntlasten per verdieping in hetrekenmodel van de constructieaangebracht.Hogere windbelasting doorwindtunnelonderzoekUit de twee windtunnelexperi-menten volgden waarden diehoger lagen dan globaal uit [1] zouvolgen. De totale belasting op defundering lag 5 tot 10% hoger; delokale drukken waren plaatselijkzelfs 100% hoger. Reden voor dehogere waargenomen belastingenis onder meer dat in de windtun-nel de aanwezige bebouwing ismeegemodelleerd. De aanwezigehoge bebouwing aan twee zijdenvan het gebouw zorgt voor eenvernauwing van het doorstro-mingsprofiel en daarmee voorhogere lokale drukken. Ook gaf dekrachtenbalans voor bepaaldewindrichtingen in de situatie metbebouwing hogere belastingendan zonder bebouwing. De hogerewaarden geven aan dat windtun-nelonderzoek niet altijd in lagerewindbelastingen resulteert, waar-mee tevens het belang van eendergelijk onderzoek wordt beves-tigd.F u n d e r i n g s o n t w e r pDe fundering van de woontorenis uiteraard een niet onbelangrijkonderdeel van de hoofddraagcon-structie. Deze moet de belastin-gen uiteindelijk naar de onder-grond afdragen. Hiervoor staande dragende wanden en kolom-men op poeren, met een diktevari?rend van 2 tot 3 m. De con-structie is onderheid met 250voorgespannen prefab palen| 450 mm2, met betonsterkteklas-se B 55, een paalpuntniveau vanNAP -22,0 m en een verticaledraagkracht van 3000 kN. Voorbetonnen heipalen is gekozenvanwege de gunstige verhoudingtussen kosten en draagvermogenper paal (/kN) en het feit datdoor de voorspanning met eenhoge paalstijfheid voor de trekpa-len kon worden gerekend.De palen worden aan grote belas-tingen blootgesteld, zowel verti-6 |Eindige-elementenmodelFw,dakqwEIHtop5 |1D-schematisatie con-structie7 |WindtunnelmodelC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gH oogbou wcement 2006 1 41caal als horizontaal. Uit hetrekenmodel en de fundamentelebelastingscombinaties volgde eenmaximale drukbelasting van3000 kN per paal. Voor de buiten-ste palen was incidenteel een nietonaanzienlijke trekbelasting bere-kend van 800 kN. Daarnaast ont-staat door de horizontale belas-ting op funderingsniveau eeninklemmingsmoment van200 kNm op de paalkop.Vanaf NAP -17,0 m tot -22 mbestaat de grondopbouw uit zandmet zeer hoge conusweerstanden.Om te voorkomen dat de palenhierdoor tijdens het heien zoudenbreken, is de gebruikelijke voor-spanning van zo'n 3,0 N/mm2opgehoogd tot 5,0 N/mm2. Daar-naast moest voor het heiwerk een10 tons Delmaq D100 heimachineaanrukken, momenteel de zwaar-ste machine in Nederland.Ondanks de voorzorgsmaatrege-len bleken - na het doormeten vande ingebrachte palen - vijf palen tezijn gebroken. Hiervoor zijn nieu-we palen ingebracht.In een vroeg ontwerpstadium isuitgegaan van een 50%-aandeelvan de topverplaatsing door defundering. Met het gegeven palen-plan en constructie-eigenschap-pen bleek uit het eindige-elemen-tenmodel dit aandeel 30% te zijn.De eerdere aanname bleek dusconservatief te zijn.C o n c l u s i e sHet ontwerp van de hoofddraag-constructie vraagt niet alleen omconstructief inzicht en beheer-sing van het beschikbare gereed-schap voor de verschillende ont-werpstadia. Het vraagt om eengedegen antwoord op vragen enwensen van de opdrachtgever,architect, installatieadviseur, aan-nemer en gemeentelijke instan-ties. Het gaat er uiteindelijk nietom het constructief gedrag temaximaliseren, maar om binnende technische en economischerandvoorwaarden tot een optima-le totaalprestatie van het gebouwte komen. nL i t e r a t u u r1. NEN 6702:2001, Technischegrondslagen voor bouwcon-structies ? TGB 1990 ? Belas-tingen en vervormingen. NENDelft, 2001.Projectgegevensopdrachtgever:Vestia Den Haag Zuid-Oostprojectontwikkelaar:Ceres projectenarchitect:AAArchitectenconstructeur:Corsmit Raadgevend Ingenieurs-bureauadviseur installaties:Deernsadviseur bouwfysica:DGMRadviseur geotechniek:Geomethoofdaannemer:Boele & van Eesterenleverancier prefab beton:Oosthoek / Kemperleverancier staal:OostinghOntwerpberekening stabiliteitsconstructiealgemeen x-richting = y-richtingHtop130 mbgevel35 msbeuk12 mAdak961 m2Ct1,2 -Cdim0,87 -Cw0,04 -top bgevelPwrep1,8 1,2 kN/m2FdakAdak961 m2Pwrep1,8 kN/m2Cw0,04 -Cdim0,87 -Fdakrep60 kNqgeveldruk en zuiging top bgevelbgevel35 35 mPwrep1,80 1,20 kN/m2Ct1,2 1,2 -Cdim0,87 0,87 -qrep66 44 kN/mwrijvingbgevel(beide zijden) 35 35 mPwrep1,80 1,20 kN/m2Cw0,04 0,04 -Cwdim0,87 0,87 -qrep2 1 kN/mqrep totaal68 45 kN/mvergrotingsfactorendynamische vergroting 1,2tweede orde 1,2resultaatHrep totaal11260 kNMrep totaal685878 kNmbenodigde stijfheidEbeton15 000 000 kN/m2Iben1486 m4uitgangspunt:1. top h/500 2. top, fundering= 50%qh4? qh2h2Mreph2top= _____ = _______ = ______ h/10008EI 4EI 4EI250Mrephofwel: 1 __________EConstructie - ontwerp"Het Strijkijzer" Rijswijkseplein30m35m18m 12m30m18m12mZd = 0,25 mz = 11,727 m vanaf linkerzijdeI = 2397,3 m4(eigen)222 m4(Steiner)342 m4(eigen)394 m4(Steiner)I = 3368 m4totaalI reduceren om in rekening te brengen:effectief oppervlak door raamsparing: 25%stijfheidsreductie dwarskrachtvervorming: 25%Iaanwezig= 1894 m4Iben= 1486 m4Constructie voldoet