? utiliteitsbouw ? constructief ontwerping.H.A. van Vlieten ir.J.A.Kete/, CAE Nederland BVing.H.J.M. den Hartag, HBM regio West BV?Nederland kan getypeerd worden door de niet aflatende strijd tegen hetwater. Om land tewinnen en te behouden werden en worden dijken. aangelegd.Het ontwerp voor de volledige nieuwbouwen reconstructie van de miniatuurstad Maduro?dam in Den Haag kan het beste worden getypeerd als twee dijkvormige gebouwen, be-groeid met gras, waarin alle benodigde ruimtes zijn opgenomen. De twee dijken liggen on-der een hoek met elkaar en worden verbonden door een entreehal. De golven die tegen dedijk lopen vormen de natuurlijke dakvorm van de entreehal. Op de hoogste dijk staat eenvuurtoren als baken. De dijken, de golven en de vuurtoren vertellen in ??n beeld het meesttyperende verhaal van ons land. De inspiratiebron voor het ontwerp van het nieuwe Madu-rodam ligt besloten in het motto 'The truth behind the dikes'.NIEUWBOUWMADURODAMDENHAAGTHE TRUTH BEHIND THE DIKES....G) Overzicht van de drie gebouwenHet concept voor de gebouwen bestaat uitdrie delen (fig. 1):? de winterdijk met vuurtoren;? de entreehal met golfdak;? de zomerdijk.Deze gebouwonderdelen vormen ??n ge-heel. In de gebouwen zijn alle benodigdefuncties ondergebracht, zoals entrees, kan-toren, werkplaatsen, restaurants, expositie-Het is voor een deel gebouwd over een sou-terrain voor de werkplaatsen en heeft ge-deeltelijk een eerste en tweede verdiepingvoor kantoren, expositieruimtes en techni-sche ruimtes. Tevens worden de dijkflankenvan de winterdijk aan de zijde van de minia-tuurstad boogvormig uitgesneden voor dag-lichttoetreding en voor aansluiting met degrote entreehal met golfdak.ruimtes, winkels, dienstenruimtes en tech- In de kleinere zomerdijk worden kantoren enniekruimtes. dienstenruimtes ondergebracht. De insnij-De winterdijk is met een lengte van circa 130 ding in de zomerdijk ter plaatse van de en-m en een maximale hoogte van circa 9,5 mhet grootste en meest complexe gebouw.treehal is verticaal, echter niet haaks op dedijkflank, hetgeen gecompliceerde aanslui-tingen tot gevolg heeft.___----------~(@a~.1?30~m1L-------------~~.;--De dijkflanken hebben een helling van 48?.Zowel de dijkflanken als de daken van zo-merdijk en winterdijk zijn voorzien van eengrasdak op isolatie met een totale pakket-dikte van 320 mmoSOUSTERRAINBASISPUNTCOOROINATENSTELSElSCEMENT1995j10Uitvoeringsplanning:? start ruwbouw december 1994;? ruwbouw gereed september 1995;? project gereed april 1996.Constructief ontwerpHet was de uitdrukkelijke wens van de archi-tect om de constructie van de beide dijkge-bouwen, die zowel in plattegrond als in hoog-te taps verlopen, aan de binnen- en de bui-tenzijde volledig vlak te laten zijn zonder sto-rende dwarsspanten of ribben.21? utiliteitsbouw ? constructief ontwerp?Hierdoor ontstond het idee om alle wandenen daken samen te stellen uit vlakke plaate-lementen. Vanuit het oogpunt van stabiliteitis een dergelijke ruimtelijke doosconstructie,samengesteld uit vrijwel gesloten vlakken,zeer gunstig. stalen 0 Ie schoen t.v. elke naadbevest d.m.v. boorflijmankers M16Vanuit uitvoeringstechnisch oogpunt washet wenselijk om de dijkflanken van zomer-en winterdijk zoveel mogelijk te ontwerpen ingeprefabriceerde elementen, aangeziendoor de hellingshoek bij een ter plaatse ge-storte betonconstructie een onder- en bo- @ Principedetail van de aansluiting van de wand aan de funderingvenbekisting noodzakelijk zou zijn. Er is toenonderzocht of er eenvoudige standaardele-menten toegepast konden worden. Zowelvanuit constructief als kostentechnisch oog-punt bleken kanaalplaten een zeer goedeoplossing te bieden.Constructief betekent de toepassing vanlosse prefab elementen dat ter plaatse vande knooppunten tussen vloeren en zijwan-den scharnieren ontstaan. Er is voor geko-Z69=breedplaataten 4118zen om de stabiliteit niet te vinden in mo- ? Aansluiting van de wand aan de eerste verdieping en het dakmentvaste natte verbindingen ter plaatsevan de aansluitingen tussen vloeren en ka-naalplaten. De stabiliteit in dwarsrichtingwordt nu verzorgd door de kopwanden vande dijken en enkele tussenwanden, in sa-menhang met de monoliet gestorte verdie-pingsvloeren en daken. De zijflanken verzor-gen de stabiliteit in lengterichting.wege schijfwerking ontworpen als breed-plaatvloeren met opgestorte schil.Allegebouwen zijl'] op staal gefundeerd.WinterdijkHet souterrain onder de winterdijk bestaatuit een vlakke, op zand gestorte vloer metgane grondvloeren zijn onderworpen aanniet-symmetrische, horizontale trekkrach-ten uitdebovenbouw. Door zijn vorm geeftdebovenbouw permanente trekkrachten af opbegane grondniveau en permanente druk-krachten in de verdiepingsvloeren en de da-ken. De winterdijk is ongeveer in het middenpoeren ter plaatse van de kolommen. Ook de gedilateerd. Het linkerdeel is voorzien vanDe kanaalplaten in de zijflanken worden opdruk belast De druksp?nning is echter zolaag, dat nergens m??r wapening hoeft teworden toegepast dan voor buiging nodigzou zijn. Aan de onderzijde van de kanaalpla-ten worden op de begane grondvloer stalenschoenen gemonteerd die in de uitvoerings-fase de krachten overbrengen naar de fun-dering (fig. 2). Later wordt de voeg tussenplaat en begane grond geheel met krimpvrijemortel aangegoten, zodat de belasting viahet beton wordt overgedragen. Aan de bo-venzijde van de kanaalplaten is een natteverbinding ontworpen, die door wapening inplaatselijke sleuven de belasting uit de ver-diepingsvloer overbrengt op de kanaalplaat(fig. 3).wanden zijn ter plaatse gestort en gedeelte-lijk voorzien van grote raamopeningen. Hetdak van het souterrain wordt belast door deschuine dijkflanken, die zowel verticale alshorizontale krachten op het dak uitoefenen.Vanuit het bouwkundig ontwerp volgde datde kolommen in het souterrain niet onder dedijkflanken mochten staan. Daardoor wer-den grote horizontale en verticale lijnlastenop het dak ge?ntroduceerd.Om die reden is voor het dak van het souter-rain gekozen voor voorgespannen breed-plaatvloeren en ter plaatse gestorte, metvoorspanning zonder aanhechting (VZA)voorgespannen balken (betonsterkteklasseB 35). De keuze voor de voorspanning volgtenerzijds uit de kleine toelaatbare balkhoog-Op een aantal plaatsen, zoals bij hoekaan- te vanwege de vereiste vrije hoogte in de kel-sluitingen, aansluitingen met stabiliteits- der. Anderzijds geeftvoorspanning de moge-wanden en boven de bogen, was de toepas- lijkheid om de doorbuiging en de scheurvor-sing van kanaalplaten niet mogelijk en is ge- mingvan het souterraindak onder de vrij gro-kozen voor in het werk gestort beton. te permanente lijnlasten te reduceren.De verdiepingsvloeren en de daken zijn van- Het dak van het souterrain en de overige be-22een boog met een dagmaat van 35,0 m. Deboog ligt in het vlak van de dijkflank, maarwordt verticaal gesteund door zes kolom-men. De boog geeft vanwege de schuine lig-gingaan de voet een trekkracht in de beganegrondvloer in twee richtingen.De kracht in de x-richting aan de ene voetvande boog maakt evenwicht met de reactie-krachtaan de andere voetvan de boog. Dezespatkracht wordt opgevangen door tienstrengen VZA. De krachten in de y-richtingmaken evenwichtvia een drukboog mettrek-band in de begane grondvloer (fig. 4). Doordeze boogwerking ontstaat een trekkrachtonder de tegenoverliggende flank. Deze trekwordt gecompenseerd door de onderliggen-de balk te voorzien van extra voorspanning.Het rechterdeel van de winterdijk is voorzienvan een boog van 63,5 m. De spatkrachtenzijn hier zodanig groot, dattwee voorspanka-bels (VMA) met elk een breukkracht van2000 kN nodig zijn. De boog wordt verticaalCEMENT1995/10gesteund doorzeven met beton gevulde sta-len kolommen. Deze kolommen dragen zo-wel de verdiepingsvloer als de boog en destaalconstructie van het golfdak (fig. 5). Inverband met een eerdere montage van destaalconstructie van het golfdak zijn de sta-len kolommen in ??n lengte aangevoerd enworden de verdiepingsvloer en de boog na-derhand tegen de doorgaande kolommengestort.De boog eindigt aan de rechterkant in eenrechte knik, wat heeft geleid tot grote wape-ningsconcentraties in de achterliggendeGOLFDAK CENTRALE HALflanken. Dit rechtergedeelte van de winter- ? Dwarsdo~rsnede over de winterdijkdijk is voorzien van een verdiepingsvloer. De-ze verdiepingsvloer zou theoretisch gedeel-telijkais trekband voor de boog kunnen gaanwerken.De volledige geometrie van de winterdijk isgedetailleerd in plaatelementen met eendriedimensionaal eindige-elementenpro-gramma op de computer doorgerekend,waarbij zowel spanningen als vervormingenuitvoerig zijn onderzocht. De berekeningenwezen uit dat de begane grondvloer door deaangebrachte voorspanning en de zwarefunderingselementen veel stijver reageertop de spatkrachten uit de drukboog dan deverdiepingvloer. Besloten is de verdiepings-vloer te laten 'scheuren'. Om hinderlijkescheurvorming te voorkomen is de verdie-pingsvloer in de nabijheid van de aansluitingvan de bogen voorzien van een fijn verdeeldewapening.In de kop van de winterdijk is op de beganegrond een kolomloze expositieruimte ont-worpen, waardoor de overspanning van deAII4-=-IJII .I3000631,1,B12410+~verdiepingsvloer 16,0 m bedraagt (fig. 6). ? Bovenaanzicht van de kop van de winterdijkDeze vloer is door een tweetal betonwandenaan de dijkflanken opgehangen.@ Schematisering van het krachtenspel in de winterdijk~I@--?,_I? I@---IIISTALEN BALK3040q"hotltontaiereaktJelitdiJkftank q "harilOllfile reaktJe uit dijkftilnkCEMENT1995/10-?rA I23? utiliteitsbouw ? uitvoeringstechniekHet hierdoor ontstane moment wordt opge-nomen door de eerste verdiepingsvloer ende vloer van de technische ruimte (fig. 7). Ingeval van een calamiteit dient de vloer zichals driezijdig ingeklemd te gedragen. Deinklemmingsmomenten worden opgeno-men door de flanken.De vuurtoren is uitgevoerd als een 18,5 mhoge, conische cilinder in ter plaatse gestortbeton, ge?ntegreerd in de dijkflank.EntreehalDe plattegrond van de entreehal heeft eenduidelijk tapse vorm. De kleinste overspan-ning bedraagt circa 10,0 m bij een vrij vlakke?DIJK UISJE3100.golfvorm van het dak. De grootste overspan- 0 Langsdoorsnede over de kop van de winterd?kning is ongeveer 22,0 m en ligt ter plaatsevan de hoogste golf naast de winterdijk. De liggers. De gordingen worden gekromd uitge-inwendige hoogte van de hal varieert tussen voerd in devorm van hetdak. Om verkeertus-7,0 m en 12,0 m. sen winterdijk en zomerdijk ongehinderd teDe fundering bestaat uit een op staal gefun- laten plaatshebben is ee(lloopbrug in de en-deerde, vlakke plaatvloer met balken langs treehal aanwezig. Deze loopbrug wordt uit-de randen. In deze balken zijn convectorput- gevoerd als een vakwerkligger die ter plaat-ten opgenomen voor de verwarming. De se van de kiosken wordt ondersteund.voorzieningen voor onder meer hemelwater-afvoer en verwarming zijn volledig in de con-structie ge?ntegreerd.De entreehal is volledig uitstaal opgebouwd.Enkele kolommen vormen tevens de onder-steuning voor de boog in de zijflank van dewinterdijk bij de aansluiting metde entreehal(foto 8).De hoofdoverspanning van het golfdak be-staat uitstalen IPE-liggers ofsamengesteldeZomerd?kDe zomerdijk is in zijn constructieve vormge-ving eenvoudiger dan de winterdijk. De toe-passing van kanaalplaten voor de zijflankenbleek op grote schaal mogelijk. Het achter-ste en laagste deel is uitgevoerd als eenmassieve aarden wal, opgesloten tussenfunderingssloven mettrekstangen h.o.h. 5,0m om de stabiliteit van de steile aarden walte verzekeren.UitvoeringMaatvoeringDe maatvoering van dit project is bijzonderingewikkeld en kritisch. Door de aannemerworden op de bouwplaats acht co?rdinaten-stelsels gehanteerd, die tijdens het maat-voeren strikt gescheiden worden gehouden.Het basispunt van alle co?rdinatenstelselswordt gevormd door hetsnijpuntvan de stra-mienen Ten C, zijnde de kruisingvan de hart-lijnen van de dijken (fig. 1).Een bijzonder probleem in de maatvoeringvormen de aflopende dakvlakken van dedijklichamen, waarvan de randen niet water-pas zijn en ook niet parallel lopen. Door dehellingshoek van 48? moet elk meetpunt opde dijkflanken volledig driedimensionaal ineen X-, y- en z-waarde worden gedefinieerd.? Aanzet naar de entreehal ? Ondersteuningsconstructie terplaatse van de boog in de winterd?k24 CEMENT1995!10De maatvoeringwordtverricht met een zoge-noemd 'Total Station' van Sokkia. Hierbijheeft Sokkia een proefmodel van een mini-prisma van 23 mm doorsnee ter beschikkinggesteld aan de hoofdmaatvoerder van deaannemer, waarmee het meetwerk op hetschuine vlak wordt vergemakkelijkt. Voor dehoofdmaatvoering heeft de aannemergeko-zen voor het400-gradenstelsel in plaats vanhetgebruikelijke 360-gradenstelsel. Als hulpbij de maatvoering van de ruwbouw zijn doorde constructeur grote delen van de gebou-wen gedetailleerd 3-D uitgetekend in Auto-cad 12.Hoeveel aandacht de maatvoering op ditproject vraagt, blijkt wel uit het feit dat eenhoofdmaatvoerder fulltime op het werk be-zig is met het uitzetten van co?rdinaten opvloeren, wanden en bekistingen.met stortluiken of het toepassen van spuit-beton. Spuitbeton bood de voordelen dat ergeen dekkist nodig zou zijn en dat er zonderextra voorzieningen een hoge betonsterk-teklasse gerealiseerd zou kunnen worden.Spuitbeton had in ditspecifieke geval als na-delen ?dat maximaal een dagproduktie vanslechts 80 m2per ploeg (vier lagen) gehaaldzou kunnen worden en dat de afwerking vanhet oppervlak de nodige tijd zou vragen.Toepassing van een dubbele bekisting hadals voordelen de optimale inzet van bekis-tingsmaterialen tijdens de gehele ruwbouw-fase en de zeer goede oppervlaktekwaliteitvan het beton na ontkisten. Nadelen warende zeer hoge speciedruk ter plaatse van deschuine aansluiting van de flanken met devloeren en de vele extra voorzieningen voorhet maken van de randbalken van de bogen,die boven de flanken uitsteken.daan metin het werk gestort beton in diversespeciesamenstellingen. Hierbij werd aange-toond dat de kwaliteitvan hetin het werk ge-stort beton, voorzien van een filmlaag, vooral!e partijen acceptabel was.De boogranden zijn daarna volledigter plaat-se bekist en gestort.Om het grasdak boven de bogen op zijnplaats te houden is een balk aangebracht.Deze balk is door de architect benut om hetgebouw een accent te geven.ConclusieTen behoeve van de nieuwbouw voor Madu-rodam is al in een vroeg stadium in de ont-werpfase een bouwteam geformeerd. Tij-dens het gehele proces van ontwerp en uit-voering is het uiterste van alle projectpart--ners gevergd. Geen enkel onderdeel van hetproject is standaard en daarmee geen enkelBekistingswerk Uiteindelijk is gekozen voor uitvoering met detail zonder discussie. Toch heeft steedsEen project als dit vraagt het uiterste van de een dubbele bekisting (foto 10). In de prak- de wilskracht om doorte zetten om een bui-tijdelijke ondersteuningsconstructies. Door tijk heeft de methode metde dekkistzich,af- tengewoon complex gebouw op een bijzon-het toepassen van kanaalplaten en multi- gezien van enige aanloopproblemen, bewe- dere locatie te realiseren de boventoon ge-plex bekistingen onder een helling van 48? in zen als zeer goed bruikbaar. voerd. Het is voor alle partners een eer omde dijkflanken dienen in de uitvoeringsfase aan dit project te mogen meewerken.grote horizontale en verticale belastingen te Boogconstructieworden overgebracht. De grootste horizonta-le belastingin de uitvoeringsfasetreedt op inde dijkflank van de winterdijk tegenover degrote boog (foto 9). Voor de kanaalplaten isgeen 'tegengewicht' aanwezig zolang de terplaatse gestorte gedeeltes van de boogcon-structie nog niet zijn uitgevo?rd.Als bekistingssysteem is gekozen voor hetsysteem H?nnebeck, waarin de nodige scho-ren en verankeringen zijn opgenomen. Door-dat de opbouw van de dijken uit twee gesta-De uitvoering van de gebogen balken langsde boogranden was in de ontwerpfase in ver-band met het uiterlijk gebaseerd op prefabbeton. Deze methode bleek echter budget-tair niet haalbaar in verband met de buiten-gewoon ingewikkelde ruimtelijke vorm vande boog. Vervolgens heeft het bouwteam ge-zocht naareen combinatie van prefab beton(met namevoorhetzichtwerk) en in hetwerkgestort beton. Ook dat alternatief bleek ech-ter nog te duur.MedewerkersOpdrachtgever: Stichting Miniatuurstad Ma-durodam Den HaagProjectbegeleiding: BOB UtrechtArchitect: Kuiper Compagnons BV, Rotter-damConstructeur: CAE Nederland BV, Capelleaid IJsselAannemer: HBM regio west BV, Capelle aidIJssel, samen met Intervam BV, RijswijkVoorspanning: Spankern BV, Maarssenpelde structuren bestaat en doordat de sta- De aannemer heefttoen diverse proeven ge- Foto's: Henk van der Veen, Maassluis ?biliteit van de gebouwen pas is verzekerdwanneer ze volledig monoliet zijn gestort,kan er pas worden ontkist als de gehele @ Boven- en onderkist ter plaatse van de kop van de winterdijkstructuur verhard is. De vereiste betonsterk-teklasse is B 35 in de eindtoestand en B 25op het tijdstip van ontkisten. Het mag duide-lijk zijn dat de ontkistingstijdstippen grote in-vloed hebben op de afbouwplanning. Om hetontkistingstijdstip te vervroegen is gekozenvoor een betonsamenstelling met 25% port-landcement 52,5 R en een superplastifi-ceerder voor de verwerkbaarheid.Het storten van beton onder een hellings-hoek van 48? is vooraf uitgebreid onderwerpvan onderzoek geweest. In grote lijnen lagdekeuze tussen het storten met een dekkistCEMENT1995/1O 25