A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pH oogbou wcement 2006 412ir. C.A.J. Sterken, BAM Advies & EngineeringGemeten naar de interesse en groeiende bouwopgavevoor hoge woongebouwen is een nadere beschouwingvan de constructie en bouwsystemen op zijn plaats. Eenslimme constructievariant of bouwmethode kan de reali-satie van een hoogbouwproject namelijk een stuk dich-terbij brengen. Dit inleidende artikel omvat een overzichtvan de belangrijkste ontwerpaspecten die van invloedzijn op de constructie en bouwmethodiek. Aansluitendworden tien recente voorbeeldprojecten met verschillen-de bouwsystemen gepresenteerd.V o r m e n p l a t t e g r o n dPer verdieping bevindt zich een aantal grote tot zeergrote appartementen, die via een goed beveiligdeinpandigelifthalkunnenwordenbetreden.Ditresul-teert voor de meeste moderne hoge woongebouwenineenopbouwmeteencentraleruimtevoorverticaaltransport (liften en trappen) en daar rondom gepro-jecteerd een aantal wooneenheden. Deze verticaletransportruimte kan als constructieve kern wordenbenut, maar dit is vaak niet nodig. De massievewoningscheidende betonwanden tussen de apparte-menten bieden de constructie van woontorens overhet algemeen voldoende stijfheid en stabiliteit. Doorde aaneenschakeling van een aantal van dit soorteenheden kan natuurlijk een langwerpig gebouwworden gevormd.Hetgebouwsilhouetwordt,naastdeesthetischekwa-liteit van de gevel, vaak bepaald door de vormgevingvan ramen, erkers en serres (foto 1). De materiaal-keuze van de gevel en de locatie van de erkers (nood-zakelijke koudebrugonderbrekingen) kunneninvloed hebben op de constructie en bouwmetho-diek. Hoge woongebouwen met een geheel gladde,abstracte gevel vormen een uitzondering.De beukmaat (vloeroverspanning) van de woningenvarieert van circa 5 tot 8 m. De diepte van de wonin-gen is in het algemeen 10 tot 12 m. In toenemendemate worden hoogbouwplannen ontwikkeld voorgebouwen met verschillende bestemmingen, bij-voorbeeld een combinatie van wonen, kantoren,hotel, winkels en horeca. Dit is ook niet zo verwon-derlijk, aangezien de meeste hoge woongebouwenworden gerealiseerd in een stedelijke omgeving. Deintegratie van de plint van het gebouw in deze omge-ving vraagt extra aandacht, waarbij het vaak aantrek-kelijk is om de onderste lagen van de toren eenandere, aan de openbare ruimte aangepaste, functiete geven. Verder is er onder of naast het gebouwvrijwel altijd een parkeerbehoefte.Wat heeft een multifunctioneel gebouw voor gevol-gen voor het maatsysteem? Indien wordt afgezienvan allerhande kostbare overdrachtsconstructies terplaatse van de functieovergangen, moet wordengekozen voor een overspanning waarbij, gegeven debelangenvandeverschillendefunctiesinhetgebouw,Ontwerpaspecten bij de keuze van constructie en bouwmethodiekDE MEETLATLANGS1 |Erkers en serres bepalendikwijls het gevelbeeldfoto's 1, 3 en 5: Marcel vanKerckhoveA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pH oogb ou wcement 2006 4 13optimaal aan de eisen van de verschillende functieswordt voldaan. Als bruikbare breedtemaat van eenparkeerplaats wordt 2,5 m gezien. Kantoren hebbenover het algemeen 1,8 m als indelingsstramien, ofin ieder geval een veelvoud van 0,9 m (mogelijkeplaatsing voor de scheidingswanden). Voor luxehotelkamers moet worden gedacht aan 5 tot 5,5 m.Een onderlinge kolom- of wandafstand van 5,4 of8,1 m lijkt voor alle functies geschikt. Drie of vierwandplaatsingen voor de kantoren zijn mogelijk,woningen van 5,4 of 8,1 m breed zijn ook denkbaar,evenals hotelkamers en winkels. Tevens kunnen inde onderbouw hiertussen prima twee of drie auto'sstaan. Een dergelijke redenering kan ook wordenopgezet voor de dieptemaat voor de diverse functies.Voor kantoren rondom een kern is een dieptemaatvan9m(7,2mpluseengangvan1,8m)aannemelijk.Voor woningen moet worden gedacht aan een dieptevan minimaal 10 m. De dieptemaat voor winkels isvariabel en voor hotels is inclusief sanitair 9 m eengoede maat. Als parkeerdiepte is een maat van16,2 m (drie maal 5,4 m) zeer geschikt. Het voor-gaande geeft in diepterichting een goed bruikbaremaat van 10,8 m (tweemaal 5,4 m). Deze maat ligtdan rondom de bouwkundige kern met trappenhui-zen, liften, leidingschachten en dergelijke. Voor par-keren kan onder de grond een verbreding van de voetvan de toren worden gemaakt, waardoor toch eenmaat van 16,2 m kan worden gerealiseerd.V e r d i e p i n g s h o o g t eVolgens het Bouwbesluit 2003 moet de minimalevrije hoogte 2,6 m bedragen (foto 2). Deze eis resul-teert in een verdiepingshoogte van minimaal circa3 m. Voor zeer luxe appartementen wil men de vrijehoogte nog wel eens verhogen tot 2,8 ? 3,0 m. Deverdiepingshoogte voor hoge kantoorgebouwenbedraagt circa 3,4 tot 3,7 m. Het verschil is bij mul-tifunctionelegebouwenmeestaltegrootomtekiezenvoor ??n standaard verdiepingshoogte.B r a n d v e i l i g h e i dDe brandveiligheidsaspecten die van invloed zijn opde constructie en bouwmethodiek, zijn de brandwe-rendheid met betrekking tot bezwijken, de brandwe-rendheid van de gevel, de beperking van uitbreidingvan brand en de inrichting van rookvrije vluchtrou-tes.De brandveiligheidseisen waaraan nieuwe gebou-wen moeten voldoen zijn vastgesteld in het Bouw-besluit, met aanvullingen in de gemeentelijke bouw-verordening. Echter voor gebouwen hoger dan 70 mschrijft het Bouwbesluit geen uitgewerkte prestatie-eisen voor, maar alleen een veiligheidsniveauwaaraan minimaal moet worden voldaan. Op lokaalniveau moet hier verder invulling aan wordengegeven. Bijvoorbeeld Amsterdam kent geen extralokale richtlijnen voor hoge woongebouwen, maarRotterdam en Den Haag wel. Indien men verras-singen wil voorkomen is het raadzaam om in eenvroegtijdig stadium met de plantoetsers en de brand-weer van de betreffende gemeente in contact tetreden.Brandwerendheid met betrekking tot bezwijkenVoor hoge woongebouwen geldt volgens het Bouw-besluit een minimum brandwerendheid voor dehoofddraagconstructiemetbetrekkingtotbezwijkenvan 120 minuten. In Rotterdam wordt bij woonge-bouwen een reductie van 30 minuten toegestaanindien een gecertificeerde sprinklerinstallatie wordttoegepast.Bijgebouwenhogerdan100mwordtgeenreductie toegestaan.Brandwerendheid van de gevelIn het Bouwbesluit wordt gesteld dat geveldelenboven de 13 m hoogte een bijdrage tot de brandvoort-planting moeten bezitten die voldoet aan klasse 2.Voor de gevel tot 13 m is klasse 4 toegestaan. DenHaag eist dat de gehele gevel voldoet aan klasse 2.Om brandoverslag te voorkomen moet een deel vande gevel als brandwerende borstwering worden uit-2 |Hoge plafonds verhogendikwijls de luxe uitstra-ling van een apparte-mentfoto: Kees HummelA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pH oogbou wcement 2006 414gevoerd. De minimumhoogte van de brandwerendeborstwering moet worden bepaald door een brand-overslagberekening. De brandwerendheid moetminimaal60minutenbedragen.Ookkanbrandover-slag worden voorkomen door toepassing van eenvoldoende uitkragende horizontale afscherming inde vorm van bijvoorbeeld een balkon.Beperking van de uitbreiding van brandDe maximale oppervlakte van een brandcomparti-ment is volgens het Bouwbesluit 1000 m2. Elkewoning is een sub-brandcompartiment. In het alge-meen wordt bij toepassing van een sprinklerinstal-latie een groter brandcompartiment geaccepteerd.De minimale brandwerendheid van een brandcom-partiment en een sub-brandcompartiment bedraagt60 minuten. Indien in Rotterdam voor woongebou-wen tussen 70 en 100 m hoog geen sprinklerinstal-latie wordt toegepast, mag de maximale grootte vanhet brandcompartiment slechts 500 m2bedragen.Boven de 100 m is een `fast-quick response' sprin-klerinstallatie vereist. Den Haag schrijft voor allewoongebouwen boven 70 m een niet nader omschre-ven sprinklerinstallatie voor.Inrichting van rookvrije vluchtroutesHet Bouwbesluit eist toereikende schema's voorvluchtwegen, gebaseerd op de loopafstand naar uit-gangenenrookvrijetrappenhuizen.Inhetalgemeenwordt vereist dat alle trappenhuizen waardoor eenrookvrije vluchtroute voert, voorzien worden van eenoverdrukinstallatie. Rotterdam eist echter pas bijwoongebouwen boven 100 m een overdrukinstalla-tie. Den Haag eist boven de 70 m dat ??n van detrappenwordtuitgevoerdalseenveiligheidstrappen-huis. Alle overige trappenhuizen die fungeren alsrookvrije vluchtroute, moeten worden voorzien vaneen overdrukinstallatie. De minimale brandwerend-heid van de verticale vluchtwegen bedraagt60 minuten.In de richtlijnen van de meeste grote gemeentenwordt thans ge?ist dat er in hoge woongebouwen tenminste twee brandweerliften zijn, ongeacht de loop-afstand naar deze lift. De brandweerliften moetenworden voorzien van rookvrije voorportalen. Rotter-dam eist bovendien dat in gebouwen hoger dan100 m de brandweerliften in aparte schachtenworden opgenomen.In hoge woongebouwen zijn de appartementenmeestal individuele brand- en rookcompartimenten,waarbij de woningscheidende vloeren en wandenmoetenvoldoenaandebovenvermeldebrandwerend-heidseisen. Het is eigenlijk overbodig om te vermel-dendathetmateriaalbetonuithetoogpuntvanbrand-veiligheid uitstekende eigenschappen bezit. Beton iseen onbrandbaar bouwmateriaal. Het levert geen bij-drageaande`vuurbelasting'enooknietaandeontwik-keling of de voortplanting van brand. Bij blootstellingaan vuur ontwikkelt beton geen rook of schadelijkegassen.Indienminimaleafmetingenvanconstructie-onderdelen en voldoende dekking op het wapening-staal in acht worden genomen, voldoen constructiesvan beton op eenvoudige wijze aan de gestelde eisenvoor wat betreft de criteria bezwijken, thermische iso-latie en vlamdichtheid.G e l u i d w e r i n gEen goede geluidwering draagt voor een belangrijkdeel bij aan de beleving van wooncomfort. In woon-gebouwen worden dan ook hoge eisen gesteld aande akoestische kwaliteit. De prestatie-eisen zijn inhet Bouwbesluit weergegeven in de vorm van aan-duidingen met ??n getal voor de karakteristieke iso-latie-index voor luchtgeluid en voor contactgeluid.De indexen worden verkregen door meetresultatenuit de praktijk te vergelijken met normwaarden.Globaal kan worden gesteld dat de index positief iswanneer de resultaten beter zijn dan de norm. Deminimale eis voor de isolatie van het luchtgeluidbedraagt 0 dB en voor het contactgeluid +5 dB. Degeluidisolatie van de woningscheidende constructieis afhankelijk van de massa en stijfheid van de con-structie,debouwkundigedetailleringendebetrouw-baarheid van de uitvoering.De hoge massa van het materiaal beton heeft dus eengunstige uitwerking op de geluidisolatie. Om aan degestelde eisen te kunnen voldoen moet de minimaledikte van de woningscheidende betonwanden250 mm bedragen (foto 3). Voor de eindwanden geldteen minimale dikte van 150 mm.De woningscheidende vloeren kunnen worden opge-bouwd uit een massieve betonvloer met een dikte van300 mm met een afwerkvloer van 50 mm of een mas-sieve betonvloer van minimaal 190 mm met een zwe-vende dekvloer van minimaal 20 + 50 mm. Uit meet-resultaten is geconstateerd dat bij gietbouw kanwordenvolstaanmeteenmassievevloermeteendiktevan 280 mm met een afwerkvloer van 50 mm. Giet-bouwisnamelijkeenbetrouwbarebouwmethodemeteen minimale kans op uitvoeringsfouten. Het toepas-sen van een zwevende dekvloer stelt hoge eisen aaneen zorgvuldige uitvoering, aangezien uitvoerings-3 |Betonwanden hebbeneen gunstige uitwerkingop de geluidisolatieA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pH oogb ou wcement 2006 4 15fouten een grote invloed hebben op de geluidisole-rende werking. Bij het gebruik van prefab-betonvloe-ren en -wanden zijn de aansluitdetails van cruciaalbelang voor de geluidisolatie. Er zijn diverse goedestandaarddetails voorhanden.C o n s t r u c t i e s y s t e m e nDe keuze voor het constructiesysteem voor een hoogwoongebouw wordt niet alleen bepaald door dehoogtevanhetgebouw,maarookdoorniet-construc-tievefactorenzoalsdeplattegrondvorm,afmetingen,gevelaanzicht, eventuele andere functies in hetgebouw en locatie en verloop van de installaties.Echter de slankheid van het gebouw en de platte-grondvorm spelen wel de doorslaggevende rol bij dekeuze. Opdrachtgevers streven naar een maximaleflexibiliteit voor de indeelbaarheid van de platte-grond van de verdiepingen. Dit uit zich in eengewenste differentiatie in aantallen en grootte vande diverse wooneenheden per verdieping.Bij hoge woongebouwen is het stijfheidcriteriumaltijd maatgevend. Het materiaal wordt het meesteffici?nt gebruikt indien zoveel mogelijk verticalebelasting wordt afgedragen aan constructie-elemen-ten die de stijfheid van het gebouw verzorgen. Doorde toepassing van hogesterktebeton kan het con-structieoppervlak ter plaatse van de onderste verdie-pingen worden beperkt. Voor hoge woongebouwenonderscheiden we de volgende vijf meest toegepastesystemen:KernconstructieDe vloerdoorsnijdende elementen, zoals trappen enliften, worden meestal ondergebracht in een bouw-kundige kern. De wanden van deze kernen kunnenworden gebruikt voor de opname van de horizontalebelastingen (foto 4). Aangezien de kernen in hogewoongebouwen meestal beperkt zijn van afmetin-gen werkt dit systeem alleen bij relatief lage gebou-wen.Vloer-wandsysteemVoor de woningscheidende wanden is massa nodigvoor de geluidisolatie en brandwerendheid voor debrandcompartimentering. Het ligt dus voor de handom deze wanden in beton te construeren en dezeschijfwandenoverdevollegebouwdieptetebenuttenals stabiliteitswanden.Combinatie kernconstructie met schijfwandenIndien de hierboven beschreven systemen wordengecombineerdontstaathetmeesttoegepastesysteemin Nederland. Bij dit systeem worden alle wandendie logischerwijs toch al in beton zouden wordenuitgevoerd, benut voor de stijfheid en stabiliteit vanhet gebouw. Door de gewenste flexibiliteit zijn vaaknietallebetonwandenvolledigdoorlopendvanondertot boven in het gebouw aanwezig. Deze geperfo-reerde wanden zijn uiteraard minder stijf dan volle,massieve wanden, maar kunnen nog een wezenlijkebijdrageleverenaandestijfheidvanhetgebouw.Ookdoor de zogenoemde `ourigger'-werking kunnenkopwanden of kolommen worden geactiveerd.GevelbuisconstructieDit systeem, waarbij de dragende gevel de stijfheidlevert, zorgt voor een grote flexibiliteit in het ruim-tegebruik. Bij de gevelbuisconstructie is het eenvou-dig mogelijk om verschillende leefmilieus voorwonen, werken, commerci?le ruimten of een hotel-functie onder te brengen in ??n gebouw. De grotestijfheid en de mogelijkheid om verschillendevormen te cre?ren maken dit een populair systeemvoor multifunctionele gebouwen. De woningschei-dende wanden worden uitgevoerd als bouwkundigeinvulwanden met de vereiste brandwerendheid engeluidisolatie.Buis-in-buisconstructieIndien constructieve kernen in het inwendige vanhet gebouw worden gecombineerd met de gevelbuisontstaat de zogenoemde buis-in-buisconstructie.Voor een uitgebreide beschrijving van de diverseconstructiesystemen voor de opname van de hori-4 |De kernconstructie ver-zorgt hier de stabiliteitA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pH oogbou wcement 2006 416zontale belasting voor hoge gebouwen wordt verwe-zen naar [2].B o u w l o c a t i eDe meeste hoge woongebouwen worden gereali-seerd in een stedelijke omgeving, waarbij meestalmoet worden gebouwd onder je voeten. De locatie,bereikbaarheid, toegankelijkheid en grootte van debouwplaats bepalen de mogelijkheden voor aan- enafvoer en tijdelijke opslag van materialen. Meestal iser nauwelijks ruimte voor opslag; de bouwvloer is debouwplaats.Doorhetgrotebouwvolumeopdekleinebouwplaats zijn het horizontale en verticale trans-port en de logistieke planning van groot belang voorhet welslagen van het project. Ook de benodigde vei-ligheidsmaatregelen bij het horizontale en verticaletransport en de montage van bekistingelementen engeprefabriceerde betonelementen mogen nietworden onderschat. Met name in dichtbevolkte ste-delijkegebiedenwordendedoordeoverheidgesteldeeisen steeds zwaarder. In overleg met de lokale auto-riteiten zal een bouwveiligheidsplan moeten wordenopgesteld,waarinwordtaangetoonddatdeveiligheidvan de burgers is gewaarborgd.B o u w m e t h o d i e k e nDe keuze van de bouwmethodiek wordt voor eengroot deel bepaald door het streven naar een zo kortmogelijke bouwtijd, waarbij nog steeds een goedebeheersingvanhetbouwproceswordtgegarandeerd.Een korte bouwtijd vereist een hoge bouwsnelheid,kleine intervallen tussen bewerkingen, een kortevoorbereidingstijd, een goede bouwlogistiek enbeperking van het bouwtijdrisico door weersinvloe-den en verstoringen. In het gehele bouwproces ismeestal het verticale en horizontale transport de kri-tieke factor, waarbij met name de maximum kraan-capaciteit van doorslaggevende betekenis is.De kern- en gevelbuisconstructies worden meestalgemaaktmetbehulpvaneentraditioneleofzelfklim-mende klimbekisting. Ook een glijbekisting behoorttot de mogelijkheden, maar is duidelijk minderpopulair. Voor de bijbehorende vloerconstructiekomen een breedplaat- of kanaalplaatvloer in aan-merking of een in het werk gestorte vloer gemaaktmet behulp van een tafelbekisting. Het veel toege-paste vloer-wandsysteem kan worden gerealiseerdmet een tunnelbekisting, met gestorte wanden metbehulp van een wandbekisting in combinatie meteen breedplaatvloer of met prefab wand- en vloerele-menten. Voor een beschrijving van de diverse bekis-tingsystemen wordt verwezen naar [1].Bij hoge woongebouwen volgt over het algemeen degevelsluiting snel op de ruwbouw. In verband metde goede brandwerende eigenschappen en de een-voudige montage worden veelvuldig betonnen sand-wichelementen of prefab betonnen binnenspouw-bladen met een buitenbekleding van stucwerk,metselwerk, beplatingen of natuursteen toegepast(foto 5).T e n s l o t t eHet ziet ernaar uit dat de opkomst van hoge woon-gebouwen in Nederland niet meer te stuiten is. Ditwordt mede veroorzaakt doordat ook de beleidma-kers ervan overtuigd zijn geraakt dat hoogbouw eenpositieve bijdrage kan leveren aan de kwaliteit vanbinnenstedelijke gebieden. Het materiaal betonheeft een aantal sterke troefkaarten in handen ombijderealisatievanhogewoongebouweneenbelang-rijke rol te spelen. Hierbij kunnen worden vermeldde grote massa, wat gunstig is voor de geluidisolatie,de beperking van trillingshinder en het warmteac-cumulerend vermogen. Tevens biedt het materiaalbeton goede brandwerende eigenschappen. Er zaldan ook nog heel wat beton vloeien voordat we de500 m hoogte in Nederland hebben bereikt. nL i t e r a t u u r1. Cederhout, J. en C.A.J. Sterken, Keuzeaspectenbij vaststelling bouwmethode en gereedschap.Cement 2002, nr. 3.2. Sterken, C.A.J. en J.J.P.M. Timmermans, Hoog-bouw: Staal of beton? SBR-rapport F8, Rotter-dam, 1988.3. Dunnebacke, J.E. en C.A.J. Sterken, Logistiek inde hoogbouw. Cement 2002 nr. 5.4. Hoogbouw: Eisen en richtlijnen brandwerend-heid en brandveiligheid. V2BO Advies, Leersum,januari 2003.5 |Met een betonnen sand-wichelement is de gevel-dichting zeer snel gerea-liseerd