UTILITEITSBOUW CONSTRUCTIEF ONTWERPNIEUWBOUW MINISTERIEVROMBOUWKUNDIG EN CONSTRUCTIEF ONTWERPingJB.G.M.Geutjes, ABT-Adviesbureau voor bouwtechniek, VelpOp een terrein in het Spuikwartier, tegenover het Centraal Station in Den Haag,wordt sinds april 1989 gewerkt aan het nieuwe ministerie van VROM. De 3100ambtenaren van het ministerie die nu nog verspreid zijn gehuisvest, zullen hiervanaf augustus 1992 hun nieuwe werkplek vinden.In het ontwerp en bij de uitvoering is veel aandacht besteed aan milieukundigeaspecten, hetgeen onder meer tot uiting komt in de keuze van de materialen en inde energiebesparende voorzieningen.ind 1985 ontving architect JanHoogstad opdracht van de Rijks-gebouwendienst een nieuwehoofdzetel voor het ministerie vanVROM te ontwerpen. Op dat momentlag de locatie, een terrein begrensd doorRijnstraat en Oranjebuitensingel, reedsvast (fig. l).Het voorlopige programma van eisenleverde een aantal interessante aspectenop:- een bestaande trambaan, die op eenverhoogde baan het bouwterreindoorkruist;- een gemeentelijke eis rekening tehouden met de doortrekking van deTurfmarkt tot aan de Rijnstraat, het-geen een tweede doorkruising van debebouwing betekende;- de ramen moesten geopend kunnenworden, waarbij voorzieningen nodigwaren om geluid- en windoverlastalsmede luchtvervuiling tot zekeregrenzen te beperken;- de realisering van een parkeerge-legenheid voor 500 auto's op eigenterrein.Het door Hoogstad ontwikkelde ont-werp omvat ??n gebouw, bestaande uitvijf vrijwel identieke dwarsvleugels van60 m hoogte, met tussenruimten van21,60 m (fig. 2'). De vier tussenruimtenzijn volledig overdekte serres, waardoorSituatie van het nieuweministeriegebouw VROM, waarinde doorsnijdingen van het bouwblokdoor trambaan enlangzaam-verkeersroute tot uitingkomenCement 1991 nr. 2 9E1UTILITEITSBOUW | CONSTRUCTIEF ONTWERP |2 Schematische structuur van het project: vijf dwarsgeplaatste bouwdelen,verbonden via een doorgaande transportas (middenrif) en overkaptetussenruimtes (serres)Verdeling bouwmassa in laagbouw- en hoogbouwblok voor delichttoetreding tot de woningen van het Zwarte Madonna complexkon worden voldaan aan de eis van teopenen ramen zonder dat dit leidt totuitzonderlijke kosten voor geluid-wering en klimatisering.Van de vierde tot en met de zestiendeverdieping worden de bouwdelen on-derling verbonden door middenrifvloe-ren. Hierdoor ontstaat in langsrichtingeen transportas van 150 m lengte, hetmiddenrif genoemd.Op de kruispunten van dwarsbeuken enmiddenrif zij kernen gesitueerd, waar-in liften, leidingschachten, trappenhui-zen en toiletgroepen zijn onderge-bracht.De zestiende en zeventiende verdiepingvan de dwarsbeuken zijn geheel gereser-veerd voor technische installaties.Aan de Oranjebuitensingel staat hetwoonblok Zwarte Madonna. Om delichttoetreding van de gevel hiervan aande zijde van het nieuwe ministeriege-bouw niet te hinderen, is de bouwmassaverdeeld in een laagbouw- en een hoog-bouwblok (fig. 3).Enige gegevens:- grootte bouwterrein: 12 245 m2;- bebouwd oppervlak op maaiveldni-veau: 10 725 m2;- totaal bruto vloeroppervlak: 98 815m2;- gebouwinhoud exclusief inhoud ser-res: 340 000 m3;- taakstellend budget totale investe-ringskosten, exclusief BTW, prijspeil1 juni 1987: 291,6 miljoen;- bouw- en installatiekosten, exclusiefBTW: 207,6 miljoen.De bouw is gestart op 1 april 1989 en zalvolgens planning eind juli 1992 wordenopgeleverd.10 Cement 1991 nr. 23Stalen draagconstructie ter hoogtevan 16e verdieping, de spinnekop,waaraan de vloeren van het middenrifzijn opgehangenConstructief ontwerpBij elk project moet een goede afwegingplaatshebben van de voor- en nadelenvan het constructiesysteem. In dit gevalis om de volgende redenen de toepassingvan prefab beton zo ver mogelijk door-gevoerd:- de eerder vermelde gegevens betref-fende bouwterrein en bebouwd op-pervlak geven aan dat er weinig werk-ruimte resteert ten behoeve van debouwuitvoering;- de opdrachtgever heeft de uitvoe-ringstijd vastgelegd op 165 werkwe-ken, inclusief verlet;- verplaatsing van werkzaamheden vanbouwplaats naar fabriek levert minderverlet op bij betere arbeidsomstandig-heden;- een hogere sterkteklasse maakt hetmogelijk slanker te construeren;- het afwerkingsniveau van het beton isvan hogere kwaliteit, hetgeen vooralvan belang is bij schoon beton.Prefab elementen op zich vallen duur-der uit dan ter plaatse gestorte construc-ties. Wanneer echter de tijdwinst bijprefab, vooral van invloed op de uitvoe-ringskosten, mede in beschouwingwordt genomen, blijken de kosten zekerniet hoger te zijn.Het gebouw wordt op twee plaatsendoorsneden door openbare routes, deverhoogde trambaan en de route voorlangzaam verkeer in het verlengde vande Turfmarkt. Deze trac?s bevindenzich in twee van de vier zones tussen dedwarsbeuken.Als gevolg van eisen van de HaagscheTramweg Maatschappij en de gemeen-telijke overheid was het niet mogelijk indeze zones kolommen te plaatsen voorhet dragen van de middenrifvloeren. Alsconstructiehoogte voor de vloeren vanhet middenrif van de vierde tot en metde zestiende verdieping was maximaal300 mm beschikbaar, hetgeen voor eenvrije overspanning van 21,60 m onvol-doende is.In eerste instantie werd gezocht naar eenoplossing in de vorm van wandliggerster hoogte van de vierde en vijfde ver-dieping, die de vloeren daarboven zou-den kunnen dragen. Deze oplossing hadals bezwaren:- het bekisten en storten van de wandenboven een in bedrijf zijnde trambaan;- het beperkte ruimtegebruik van devierde en vij fde verdieping gelet op de,uit constructief oogpunt, geringe mo-gelijkheden tot het maken van sparin-gen ten behoeve van lichttoetreding;- een volledig andere gevel van het mid-denrif over de onderste twee bouwla-gen, hetgeen architectonisch niet ac-ceptabel was.Uiteindelijk ontstond het idee van eenstalen hangconstructie ter hoogte van dezestiende verdieping (fig. 4), hetgeen uit-stekend bleek te passen binnen het ar-chitectonische en bouwkundige con-cept, mede gelet op de aanwezigheid vanzogenaamde oksels, die met dezelfdehangconstructie konden worden opge-vangen.Constructie van de serresIn overleg met de toekomstige gebrui-kers van de kantoren is bepaald dat hetuitzicht vanuit de kantoren in de dwars-beuken door niet meer dan 15% van hetgeprojecteerde geveloppervlak zou mo-gen worden gehinderd. Deze eis is sterkbepalend geweest voor de constructievan serredaken en -gevels.De dakconstructie wordt gevormd doorglaskappen, ondersteund door stalenliggers, h.o.h. 3,60 m.De serregevels bestaan uit glaspanelenvan 1,80 3,30 m2, die rechtstreeks wor-den bevestigd aan gevelstijlen 0 154mm. De gevelstijlen hangen aan eenvakwerkligger ter hoogte van het dak.De windbelasting op de serregevelswordt door staalconstructies op onder-linge afstanden van 9,90 m overdragennaar de koppen van de dwarsbeuken.FunderingOp grond van het uitgevoerde grond-onderzoek is een fundatieniveau vastge-steld op circa 20 m - NAP. Gekozen isvoor een paalfundering in de vorm vaneen in de grond vervaardigd geheid sys-teem.De paalbelastingen vari?ren van 1800tot 2500 kN.Het pakket pleistoceen zand direct bo-ven het basisniveau levert in de vormvan positieve kleef een bijdrage aan hettotale draagvermogen van de palen.Om de hei trillingen te beperken zijn depalen in de omgeving van de belendingaan de Rijnstraat voorgeboord tot eendiepte van circa 8 m.Cement 1991 nr. 2 114UTILITEITSBOUW CONSTRUCTIEF ONTWERPParkeergarageDe ondergrondse parkeergarage bestaatuit twee lagen en is gesitueerd in een ge-bied begrensd door de doorgetrokkenTurfmarkt en de Schedeldoekshaven.De constructie ervan is gebaseerd op hetkleinpolderprincipe. Dit houdt in dat deonderste keldervloer niet als waterdich-te vloer wordt uitgevoerd, maar als be-strating. Door middel van een drainage-stelsel wordt het kwelwater onder devloer afgevoerd. Daartoe is een stalendamwand aangebracht die reikt tot in decirca 2 m dikke klei-veenlaag op circa14,50 m - NAP.De damwand maakt een ge?ntegreerdonderdeel uit van het gebouw en vormtaldus de buitenwand van de kelder. Dedamwandsloten zijn voorzien van eenslotdichting op basis van poly-urethaan,hetgeen het watertransport verhindert.Door de provinciale overheid is alsrandvoorwaarde gesteld dat het debietaan kwel en lekkage door de damwand-sloten niet groter mag zij dan 12 000 m3per jaar. Doordat in ??n hoek van de kel-der de klei-veenlaag minder dik is namde kwel daar tot een zodanige omvangtoe, dat de grenswaarde werd overschre-den. Om binnen de gestelde grenzen teblijven, is dit gebied door een extradamwand en een gewapend-betonvloerafgescheiden van de rest van de kelder.Dank zij deze maatregel is op die plaatsgeen watertransport mogelijk.Ter hoogte van de onderste vloer op 6,95m - peil bevindt zich een zandlaag. Nahet aanbrengen van het drainagesys-teem wordt deze vloer in straatwerk uit-gevoerd.J Pi-frame als gevelelementa. aanzicht en horizontale doorsnedeb. verticale doorsnede12 Cement 1991 nr. 2De eerste parkeervloer op 4,15 m - peilbestaat uit een systeem van gepre-fabriceerde kolommen, balken en ka-naalplaatvloeren.Aangezien het kolomstramien van debovenbouw (3,60 m h.o.h.) niet strooktmet een goede maat ten behoeve van deparkeerfunctie, is ter hoogte van de be-gane-grondvloer een overgangscon-structie ontworpen in de vorm van terplaatse te storten betonbalken met af-metingen 1000 1700 mm2. De kolom-men in de kelder staan 5,40 m h.o.h,De toegang tot de garage is mogelijkdoor een tunnel onder de rijbaan van deSchedeldoekshaven en de ernaast gele-gen trambaan, met in- en uitgang onderhet Prins Bernhardviaduct (fig. l).Prefab skeletDe prefab structuur van het gebouwkomt in de opbouw van de dwarsbeu-ken volledig tot uitdrukking. De gevelsgrenzend aan de serres zijn samenge-steld uit pi-frames, bestaande uit half-ronde kolommen 0 600 mm, 3,60 mh.o.h. met daarover een balk van 240 700 mm2(fig. 5). De balk is voorzien vaneen nok voor oplegging van de kanaal-plaatvloeren, die zonder tussensteun-punten van gevel naar gevel overspan-nen (fig. 6).In de kopgevels van het gebouw zijn depi-frames vervangen door nagenoegdichte geprefabriceerde wandele-menten.Ook de kernen zijn geheel uit prefabelementen samengesteld; per verdie-ping vier hoekelementen, vier deurele-menten en daartussen in totaal acht pas-elementen. De afmetingen van de ele-menten zijn bepaald op basis van hetmaximaal toelaatbare hijsvermogen vande bouwkranen en de mogelijke plaat-sing van de verticale voegen (fig. 7). Dezevoegen zijn namelijk van invloed op destijfheid van de kern; reden om veel aan-dacht te besteden aan de detaillering er-van.Gekozen is voor een vertande, gewapen-de voeg die wordt gevuld met een giet-mortel 55, gelijk aan de sterkteklassevan het aansluitende prefab beton (fig. 8).Een op deze wijze uitgevoerde voeg be-tekent nauwelijks een verzwakking vande constructie ten opzichte van eenmonoliet gestorte schacht.Conform het Stupr?-rapport 'Geprefa-briceerde stabiliteitsconstructies' is inde berekening een stijfheid aangehou-den van 95% van de waarde van een7 Opbouw van de stabiliteitskernCement 1991 nr. 2 13UTILITEITSBOUW CONSTRUCTIEF ONTWERPschacht zonder verticale voegen. Metin-gen in het werk hebben dit uitgangs-punt bevestigd.Ook de invulling van de kernen metwanden, trappen en vloeren bestaat ge-heel uit prefab elementen.De kanaalplaatelementen overspannen7,20 m in de eindvleugels en 10,80 m inde dwarsvleugels en de middenrif-vloeren (fig. ).De vloeren in de dwarsbeuken wordenvoorzien van een gewapende druklaag,waarvoor een aantal redenen zijn tenoemen:- beperking van de kruipvervormingvan de voorgespannen kanaalplaten;- verbetering van de schijfwerking vande vloer bij horizontale krachten;- koppeling van de gevels aan de vloe-ren, vooral met het oog op voortschrij-dende instorting bij calamiteiten;- spreiding van geconcentreerde belas-ting.De zestiende verdiepingsvloer van demiddenriffen is geheel afwijkend ge-construeerd van de overige vloeren, on-der meer vanwege de aanwezigheid vande hangconstructie in en boven dezevloer.De hangconstructie, uitgevoerd in staalmet een massa van 60 000 kg, wordt indelen aangevoerd en ter plaatse gemon-teerd. Daartoe is een vloerconstructienodig die voldoende draagvermogenbezit om als tijdelijk werkplateau te die-nen.Aangezien de architect deze vloer heeftvoorbestemd als daktuin waarvooreveneens met een hoge variabele belas-ting moet worden gerekend, kan een enander worden gecombineerd.Aldus is een vloer ontstaan bestaande uitgeprefabriceerde voorgespannen be-tonliggers met een breedplaatvloer (fig.4).Deze constructiewijze is mogelijk door-dat hier meer constructiehoogte be-schikbaar is dan op de lager gelegen ver-diepingen.StabiliteitDe stabiliteit van het gebouw wordtvoornamelijk ontleend aan de buiten-wanden van de kernen.Uit de stijfheidsverhouding van kern enkopwanden van de dwarsvleugels blijktdat het aandeel van de kopwanden ver-waarloosbaar klein is, hetgeen voorna-melijk wordt veroorzaakt doordat dekopwanden uit twee niet gekoppeldedelen bestaan.De kopwanden van de laagbouwdelenlangs de Oranj ebuitensingel hebben weleen stabiliteitsfunctie. De horizontalebelasting op deze wanden is echter ge-ring.Een aanzienlijke vermindering van destijfheid van de kernen wordt veroor-zaakt door de deursparingen en de in delatei boven deze deur noodzakelijkesparingen ten behoeve van installaties.Hierdoor bestaat de kern in feite uit vierhoeken die in het midden door middelvan een dubbele latei worden gekop-peld.Aangezien de betonspanningen in dedeurelementen als gevolg van de nood-zakelijke sparingen de rekenwaarde vande druksterkte zouden overschrijden, isbesloten bij deze elementen de wand-dikte te verhogen van 250 mm tot 400mm (fig. 7).De overdracht van de horizontalekrachten op de vleugels naar de kernengeschiedt door de verdiepingsvloeren.Deze 'worden daartoe voorzien van eentrekband ter plaatse van de opleggingvan de vloeren op de nok van pi-frameof wandelement.BetonpuingranulaatHergebruik van materialen wordt doorhet ministerie van VROM sterk gesti-muleerd. Het is natuurlijk een uitgele-zen kans voor de minister bij de nieuw-bouw van zijn eigen behuizing te tonendat hergebruik goed mogelijk is.Om die reden is bij de bouw puingranu-laat toegepast, echter onder de volgendevoorwaarden:- alleen toepassing van betonpuingra-nulaat;- vervanging van 20% van het grinddoor puingranulaat;- analyse van het puingranulaat op che-mische verontreiniging;- geen toepassing bij op waterdruk be-last betonwerk;14 Cement 1991 nr. 2- niet bij sterkteklassen hoger dan 45;- controle van het puingranulaat vol-gens CUR-aanbeveling nr. 4.In totaal is betonpuingranulaat toege-past in 6 000 m3ter plaatse gestorte con-structies en in de pi-frames op de der-tiende en veertiende verdieping. De ele-menten voor de lager gelegen verdie-pingen zijn gefabriceerd in sterkteklasse55.In het algemeen kan worden gesteld dateen vervanging van 20% van het grinddoor betonpuingranulaat geen nadeligegevolgen heeft voor de kwaliteit.Ter overdenkingEen groot nadeel van prefab is de be-schikbare voorbereidingstijd. Dit wordtveroorzaakt doordat geen enkele op-drachtgever bereid is te investeren inmallen en werktekeningen voordat deaanneemsom enigermate in zijn budgetpast. Zodra echter het contract tussenaannemer en opdrachtgever is gete-kend, wil men direct met de uitvoeringbeginnen.Bij een normale tekeningenprocedureen produktievoorbereiding kunnen deeerste elementen ongeveer na 100 werk-dagen worden gestort. In die periodedienen alle gegevens betreffende spa-ringen, instortingen, wapening, bouw-kundige detaillering enz. bekend te zijn.Een extra handicap vormen de voorzie-ningen voor installaties. Deze moetenimmers worden verstrekt door installa-teurs die op dat moment nog nauwelijksbekend zijn met het project.Bovendien zouden, om het volle profijtte trekken van prefabricage, in een zeervroeg stadium de tekeningen van alleelementen gereed moeten zijn. Pas dankan een fabriek in overleg met de hoofd-aannemer de meest voordelige wij ze vanproduceren kiezen.Het verdient aanbeveling bij een skeletin prefab beton vroegtijdig maatregelente nemen ter oplossing van de hierbovengesignaleerde problemen.Te denken valt aan:- produktie werktekeningen direct nahet gereedkomen van de bestekplan-nen of zo mogelijk nog eerder;- tekeningen en malproduktie voorprefabricage onmiddellijk na de gun-ning op basis van de op dat momentbeschikbare gegevens opstarten;- in het ontwerp gescheiden zones vast-leggen ten behoeve van draagcon-structie en installaties, waardoor zomin mogelijk onderlinge be?nvloe-ding kan plaatshebben;- de bouwkundige detaillering in hetbestekstadium verder uitwerken danmomenteel gebruikelijk is.Betrokken bij de bouwOpdrachtgever: Ministerie VROMarchitect: J. Hoogstad, Rotterdamconstructeur: ABT-Adviesbureau voorbouwtechniek, Velpaannemer: Wilma Bouw BV, Den HaagCement 1991 nr. 2 15UTILITEITSBOUW UITVOERINGSORGANISATIE |PREFABRICAGELOGISTIEK EN MAATVOERINGing.M.Broos, Wilma Bouw BV, Den HaagDe montage van het prefab betonskelet voor de nieuwbouw van het ministerie vanVROM stelt zeer hoge eisen aan de organisatie van de uitvoering. Meer dan 12 000betonelementen van zes leveranciers moeten in 18 maanden tijd worden aangevoerden gemonteerd op een bouwplaats die nauwelijks groter is dan de omtrek van hetgebouw. Voor de beheersing van dit proces maakt Wilma Bouw gebruik van enkelebijzondere instrumenten, MARS en MOUS zijn hiervan de meest opvallende.Automatisering vervult hierbij een sleutelrol.oor de beheersing van het logis-tieke proces bij de uitvoeringvan het nieuwe ministerie-gebouw wordt gebruik gemaakt van:- een geautomatiseerd planningssys-teem;- een geautomatiseerd afroepsysteem,genaamd MARS;- een maatbeheersingsplan gebaseerdop het MOUS-systeem;- een 'uitvoerder logistiek' als full-timeco?rdinator op de bouwplaats.In dit artikel wordt een toelichting ge-geven op de systemen MARS en MOUS.Logistiek met MARSMARS staat voor Materiaal Afroep enRegistratie Systeem, een geautoma-tiseerd afroepsysteem voor de prefabbetonelementen. MARS is ontwikkeldop basis van een analyse van het ruw-bouwproces op potenti?le knelpuntenin de logistiek, zowel in de voorberei-ding als tijdens de montage.In totaal worden er meer dan 12 000 ele-menten verwerkt: circa 900 pi-frames inde binnengevels, 5000 wand- en balk-elementen, 6000 vloerplaten en meerdan 200 trapelementen. Om de risico'svan zowel aannemer als producent tespreiden worden de elementen betrok-ken van zes leveranciers: Hoco Beton teWeert, Hibex te Groningen, Dycore teOosterhout, Waco-Liesbosch te Ut-recht, Monoliet te Breda en Wilma Be-ton te Weert.Belangrijk gegeven is dat alle leveran-ciers op vrij grote afstand van het werkzijn gevestigd.De montage geschiedt in bouwstromenper dwarsbeuk. De geplande doorloop-tijd is zeven werkdagen per verdieping,in maximaal drie parallelle bouwstro-men. Er is geen mogelijkheid voor tus-Grafische voorstelling van enkeledeelleveringen16 Cement 1991 nr. 2V9--PROGNQSE- -- mont -- -GEPRODUCEERD---Leverancier Materiaal kode lokatie