themaStadspoort in het IJ1201122themaStadspoortin het IJRond 2015 moet het gebouw dePontsteiger in de AmsterdamseHouthavens in gebruik wordengenomen. Het project betreft eenappartementengebouw boveneen tweelaagse parkeergarageen bergingenlaag. De parkeerga-rage bevindt zich vrijwel volledigonder het waterniveau van het IJ.Op het kelderdek bevindt zichverder een kunstmatig maaiveldmet commerci?le ruimtes enopenbaar gebied.1Pontsteiger in de Amsterdamse HouthavensBouwputVoor de bouwput, die volledig in circa 7 m diep open waterkomt te staan, is een aantal varianten onderzocht met een vrij-staande bouwputwand zonder stempelraam: een kistdam, eencombiwand, een combinatie van deze systemen en een doorgordingen met groutankers gesteunde damwand.Het gebouw moet zowel tijdens de uitvoeringsfase als in dedefinitieve situatie beschermd zijn tegen aanvaring door eenschip. Het Havenbedrijf heeft ge?ist dat de constructie bestandmoet zijn tegen een schip van 1000 ton dat met een snelheidvan 1,25 m/s op de constructie invaart.Het appartementengebouw bestaat uit een u-vormige laagbouwmet zes woonlagen boven een volledig open begane grond eneen hoogbouw met 26 woonlagen in de vorm van een poort(fig. 1). Op de lagen 18 en 19 is in het brugdeel van de poorteen horecagelegenheid geprojecteerd met daarboven zes lagenappartementen. De totale gebouwhoogte bedraagt circa 92 m.Stadspoort in het IJ 12011 231 Pontsteiger bij nachtDe kistdam kan deze aanvaarbelasting opnemen zonder dat ergevaar voor bezwijken van de bouwput optreedt. De belastingdie op de buitenwand van de kistdam werkt in geval van eenaanvaring moet door een extra gording aan de buitenzijde vande kistdam worden opgenomen.Een combiwand kan een aanvaarbelasting niet opnemen.Indien toch voor een combiwand wordt gekozen moet dat altijdin combinatie met de definitieve aanvaarbeveiliging. Dezebestaat uit stalen buizen ?1,20 m, die circa 10 m in de vastezandlaag zijn geheid, ten minste 2,5 m boven het water uitste-ken en onderling verbonden zijn. De minimale afstand tussende aanvaarbeveiliging en het gebouw is 15 m. Een alternatiefom tijdens de uitvoeringsfase in de aanvaarbeveiliging te voor-zien is het afmeren van pontons die de aanvaarkracht over debouwputwand verdelen en door vervorming de energie uit debotsing absorberen.FunderingVoor de keuze van het paalsysteem is een zettingsanalyse vanhet gebouw uitgevoerd. Hierbij is voor zowel de hoog- als delaagbouw onderzocht of een fundering op de tweede zandlaag(ca. NAP -25 m) en op de derde zandlaag (ca. NAP -45 m)mogelijk is. Het bleek dat funderen op de tweede zandlaag totonacceptabele zettingen zal leiden, zowel voor de hoog- als delaagbouw. Funderen op de veel dikkere en compactere derdezandlaag is wel goed mogelijk.Op basis van de combinatie van hoge paalbelastingen, grotepaallengtes en zwaar heiwerk blijkt voor de drukpalen onder dehoog- en laagbouw een Tubexgroutinjectiepaal de meesteconomische keuze. Het toepassen van prefab palen lijkt nietmogelijk in verband met de zeer compacte tweede zandlaag.Het heiwerk wordt dan naar verwachting dusdanig zwaar, datprefab palen kapot kunnen worden geslagen.Ter plaatse van het middengebied, waarboven zich geen wonin-gen bevinden, treden voornamelijk trekbelastingen op en terplaatse van de kolommen relatief lage drukbelastingen. Deinvloed van zettingen is nu minder relevant. Daarom is hiergekozen voor een goedkoper paalsysteem: vibrocombinatiepa-len gefundeerd op de tweede zandlaag.Zowel in de uitvoeringsfase als in de eindfase zal een deel vande palen op trek worden belast. De Tubexgroutinjectiepalenzijn in staat grote trekbelastingen op te nemen. Deze palenstaan op een raster van grofweg 8,1 x 8,1 m2. Om bij deze over-spanning de opwaartse waterdruk te kunnen opnemen is eenrelatief dikke keldervloer met een hoog wapeningspercentagenodig. Het raster is daarom verkleind tot circa 4,1 x 4,1 m2door plaatsing van tussenpalen. Deze palen worden uitsluitendop trek belast en kunnen daarom in de tweede zandlaagworden gefundeerd.Als paaltype is voor een vibrocombinatiepaal gekozen. Hierinzijn de voordelen van een prefab paal en een vibropaal gecom-bineerd. De ruwe paalschacht kan meer schachtwrijving mobi-liseren en dus een grotere trekkracht opnemen. De prefab paalzal door de voorspanning minder lengteverandering ondergaanbij belasting op trek. Hierdoor wordt een betere veerstijfheidverkregen en bestaat geen gevaar voor scheurvorming encorrosie van de paalwapening.MangaanbetonDe relatief dikke onderste keldervloer moet een opwaartsewaterdruk van circa 5,5 m weerstaan. In het kader van innova-tie is voor deze keldervloer een mogelijke toepassing van zwaarbeton onderzocht. Het gaat daarbij om beton met een toeslagvan mangaan, waardoor de volumieke massa valt te verhogentot circa 40 kN/m3in plaats van de normale 24 kN/m3.Vooral in een onderwatersituatie is deze massaverhoging zeergunstig. Het effectieve gewicht neemt dan toe van (24 - 10 =)14 kN/m3tot (40 - 10 =) 30 kN/m3. Groot voordeel van dezetoepassing lijkt de mogelijkheid de vloerdikte te verkleinen, dehoeveelheid wapening te verminderen en/of het aantal trekpa-len te verminderen. Uit een kostenvergelijking van verschil-lende oplossingen met variatie in vloerdikte, hoeveelheid wape-ning en trekpalenraster, is gebleken dat het `mangaanbeton'inderdaad een economischer constructie kan opleveren.Vanwege onzekerheid in dit stadium over de exacte prijs vanmangaanbeton, de mogelijkheden van de betoncentrale en hetfeit dat mangaanbeton licht magnetisch is, moet deze toepas-sing nader worden onderzocht op praktische haalbaarheid.ConstructieDe constructie van het u-vormige woningblok van de laagbouwbestaat uit in het werk gestorte wanden en breedplaatvloeren(fig. 2 en 3). Omdat de constructie van de begane-grondlaaguitsluitend uit kolommen bestaat, zijn onder de eerste verdie-ping grote prefab balken toegepast die de stortbelasting van debovenbouw opnemen. De stabiliteit van de zeslaagse laagbouwwordt boven de eerste verdiepingvloer verzorgd door de ruimeaanwezigheid van wanden en de schijfwerking van de vloeren.De constructie van de hoogbouw bestaat uit in het werkgestorte wanden in combinatie met een staalconstructie enbreedplaatvloeren. De stabiliteit wordt verzorgd door eencombinatie van betonwanden en stabiliteitskruizen in de gevelsen schijfwerking van de vloeren.Ondanks de afmetingen van meer dan 90 x 90 m2is ervoorgekozen in het gebouw g??n dilataties aan te brengen, ook niettussen de hoog- en de laagbouw. Deze keuze wordt ingegevendoor de volgende overwegingen:ir. Hans Ketel ROCAE Nederland bvthemaStadspoort in het IJ120112485200+7569volgens de NEN op delen van het gebouw (richtingafhankelijk)20 tot 50% te laag te zijn. Op het gebouw als geheel lagen dewaardes circa 15% hoger dan de NEN.Ultra-hogesterktebetonVoor de toren zou een gevelbuis de meest effici?nte stabiliteits-voorziening zijn. Maar een betonnen gevelbuis leverde niet hetdoor de architect gewenste transparante gevelbeeld. Ook eenstalen megastructuur in de vier gevels paste niet in hetgewenste beeld. Voor de torens is uiteindelijk gekozen voor eenbetonnen kern in de richting van de poort en een stalen mega-structuur van HD-profielen loodrecht op de poort. De beton-nen kern en de stalen megastructuur werken samen.Vanuit nieuwsgierigheid naar de mogelijkheden van ultra-hogesterktebeton is vervolgens een studie gedaan naar demogelijkheid de stalen megastructuur te vervangen doorprofielen van vezelversterkt ultra-hogesterktebeton (uhsb) met? het aanbrengen van dilataties levert geen voordelen op in hetzettingsgedrag, ondanks de grote verschillen in de belastingop de footprint tussen de hoog- en laagbouw;? de kelderconstructie ligt onder het waterniveau. Rekening-houdend met hoge waterdrukken moet de kelderconstructiewaterdicht blijven;? het aanbrengen van een dilatatie tussen de hoog- en laag-bouw geeft ? met het oog op de kolommenstructuur - beper-kingen in de stabiliteit van de laagbouw.Het ontwerp en de dimensionering van de stabiliteitselementenvan de hoogbouw worden hoofdzakelijk bepaald door de ophet gebouw werkende windkrachten. Vanwege de bijzonderevorm van het poortgebouw met de aansluitende u-vormigelaagbouw, zijn de windkrachten op het gebouw bepaald meteen windtunnelproef en zowel lokaal als integraal vergelekenmet de waardes uit NEN 6702. Hieruit bleek de benadering2Stadspoort in het IJ 12011 258520021900+64281+642812501251251e verd+7569280?6003954008001e verd+7569280HEA340met schotten1e verd+7569280220500?650600600120012512525012520e verd+67745125bollenvloer d=340 breedplaat d=280603402 Plattegrond laagbouw3 Details laagbouw4 Detail bruggebouw5 Plattegrond bruggebouwbeperken. Voor de wanden is een vergelijking gemaakt tussenstalen kolommen en prefab betonkolommen met een (woning-scheidende) metalstudwand en massieve betonwanden. Deonderzochte vloervarianten waren een Slimlinevloer, een bollen-plaat-/pottenplaatvloer en een massieve breedplaatvloer.Ondanks de veel grotere flexibiliteit en het veel geringere gewichtbleken de gewichtsbesparende Slimlinevloer en de lichte wandenhet in economische zin af te leggen tegen de breedplaatsystemenvanwege de brandwerende voorzieningen (120 min) en de voorde bovenbouw benodigde hoeveelheid staal. Gekozen is voorbollen-/pottenplaatvloeren. De benodigde hoeveelheid staal bijverzwaring van de vakwerken op laag 18 en 19 bij een relatiefzware bovenbouw met bollenplaat-/pottenplaatvloeren bleekgeringer te zijn dan bij toepassing van een geavanceerde lichtebovenbouw. pROjectgegevensproject Pontsteiger Amsterdamontwikkelaar Ontwikkelingsmaatschappijde Pontsteigerarchitect Arons en Gelauff Architectenconstructeur CAE Nederland bvgeotechnisch adviseur Fugroeen druksterkte > 150 N/mm2. Deze studie heeft uitgewezendat een volledig geprefabriceerde megastructuur van voorge-spannen kokervormige elementen van uhsb een zeer re?elalternatief vormt, zonder precedent in Nederland en, voorzover wij kunnen nagaan, wereldwijd nog slechts toegepast inde bruggenbouw en in deze vorm nog niet in de utiliteitsbouw.De sterkte van uhsb benadert op enige afstand die van staal, bijeen massa die slechts circa 30% van staal bedraagt. Bij eenzorgvuldige detaillering is deze variant zeer realistisch.BrugdeelHet brugdeel tussen de twee torens is opgebouwd uit viervakwerken van twee verdiepingen hoog, gesitueerd in de lagen18 en 19 (fig. 4 en 5). De vakwerken zijn onderling op elk stra-mien gekoppeld door diagonalen. Dit wordt gedaan om eenstijve constructie te verkrijgen, zodat de belastingen op de brug(zowel horizontaal als verticaal) gelijkmatig over de viervakwerken worden verdeeld. Bovenop de vakwerken rust deconstructie van laag 20 tot en met het dak.De vloer van laag 18 (de onderste vloer van de brugconstructie)wordt uitgevoerd als Slimlinevloer. Voordeel hiervan is de groteflexibiliteit in leidingverloop en de stempelvrije uitvoering. Voorlaag 19 en hoger zijn twee varianten onderzocht qua vloertype,met als uitgangspunt een relatief lichte constructie teneinde debelasting op de vakwerken op laag 18 en 19 zoveel mogelijk te354