18 De aanleiding voor het bezoekerscentrum Bastionder vormt het middeleeuwse kanon Stuer Gewalt dat tegen weer en wind moest worden beschermd. De ligging is bepaald door een herontdekt stuk stadsmuur en rondeel. Ontwerp Om het rondeel en de muur zichtbaar te maken, ligt het Basti- onder 4 m onder het huidige maaiveld, op het middeleeuwse niveau. De ontstane ruimte wordt aan één zijde begrensd door de oorspronkelijke stadsmuur. Alle andere wanden zijn uitge- voerd in schoon beton met een zandgele kleur die is verkregen door toevoeging van pigment. De wanden zijn schuingeplaatst (foto 2). Enerzijds om de binnen- ruimte zo groot mogelijk te laten lijken, anderzijds om de snede in het maaiveld te beperken en daarmee een aantal monumentale bomen en het park te behouden. Aan de bovenzijde wordt de ruimte begrensd door een uitkragend kelderdek en deels door een Aaibaar beton Het is net alsof een stuk maaiveld is opgetild. In werkelijkheid vormt het schuinoplopende deel van het park Bastion Oranje het dak van het 'Bastionder', het bezoekerscentrum op het mooiste bastion van de vestingwerken van 's-Hertogenbosch. Het is een prachtig kleinschalig werk waarin nagenoeg alle uitdagingen zijn aangegaan die schoon beton in zich heeft. Bastionder in 's-Hertogenbosch zit vol uitdagingen ir. Robert peters Advies- en Ingenieursbureau Van de Laar B.V. ir. Marlène van g essel Van Roosmalen Van Gessel Architecten E.P. Delft naar boven toe oplopend dak, waardoor een vide ontstaat (fig. 3). Dit dak manifesteert zich als een schuinopgetild stuk gras, aan de uiteinden afgewerkt met cortenstaal. Het dak, schijnbaar geheel gedragen door glas, wordt feitelijk ondersteund door een groot aantal scheefstaande stalen kolommetjes. Belangrijke inspiratiebron voor het ontwerp vormde de geometrie van vestingen en het beeld van het werk van sappeurs, de militaire grondwerkers die via zigzaggende loopgraven vestingen probeer - den te naderen. Voor die complexe geometrische vormen is beton het geëigende materiaal. Het heeft een robuuste uitstraling, is tijd- loos en kan alle gewenste vormen aannemen. Het adagium voor dit ontwerp is 'eenheid van materiaal en eenvoud van detail' en dat vertaalt zich ook in de constructie. Vandaar dat de gehele constructie monolithisch is uitgevoerd in schoon beton. Constructie is architectuur en tegelijk afwerking, een uitdaging voor zowel de ontwerpende als de uitvoerende partijen. Alle wanden en plafondvlakken werden stuk voor stuk 'aus einem Aaibaar beton 5 2013 19 massief. Andere redenen waren doorzicht, daglichttoetreding en afwatering buiten (fig. 5). Deze grote afmetingen hebben te maken met de hoge belastin- gen die het betonnen dak op de rand van de vide geeft. Het kelderdek is deels opgelegd op de oude stadsmuur. Door het kelderdek schuivend op te leggen, wordt de krachtswerking op de bestaande stadsmuur zo veel mogelijk in ere gelaten (fig. 6). Dit houdt in dat de stadsmuur zijn eigen stabiliteit blijft verzor- gen en dat de combinatie van palen, keldervloer, -wand en -dek als grondkering aan de andere zijden fungeert. 1 Guss' gemaakt, zonder dilataties en zonder zichtbare stortnaden. Deze uitdaging vergde een bijzondere inspanning van bekistings- timmerlui, betonvlechters, betoncentrale en stortploeg. Cruciaal voor het bereiken van dit bijzondere resultaat waren een klein toegewijd team, een goede voorbereiding en een zorgvuldige uitvoering. Er was immers maar één kans om het schoon uit de kist te krijgen. Elke latere reparatie zou zich ongewenst aftekenen. Slechts de vloerafwerking, een okerkleurige cementgietvloer, is naderhand aangebracht. Fundering en onderbouw Ter plaatse van het Bastionder kunnen hoge grondwaterstan- den optreden. In combinatie met de relatief diepe kelder en een relatief lage neerwaartse belasting, vroeg dit om een paal- systeem dat zowel behoorlijke trek- als drukkrachten kan weer - staan. Daarnaast was de ruimte in de bouwput zeer beperkt. Daarom is gekozen voor schroefinjectiepalen. Deze palen worden gemaakt met een kleine stelling waarmee goed door de put en rondom het rondeel was te manoeuvreren. De keldervloer is ontworpen als een puntvormig onder - steunde vlakke plaatvloer. De kelderwanden zijn, afhankelijk van plaats, functie en optredende krachten, geheel schuinge- plaatst met een dikte van 300 mm of eenzijdig schuinge- plaatst en verlopend in dikte van 300 tot 1000 mm. Het in het werk gestorte kelderdek ligt ook schuin en varieert in dikte van 400 tot 700 mm. De reden voor deze vorm was deels visueel: op deze manier werd de viderand niet te 2 1 Het Bastionder in 's-Hertogenbosch; het is net alsof een stuk maaiveld is opgetildfoto 1 en 2: Robert Peters, Advies- en Ingenieursbureau Van de Laar B.V.2 De wanden zijn uitgevoerd in schoon beton met een zanderige, gele kleur Aaibaar beton 5 2013 20 kelderdek (-) dak (+) kolom (-) schoor (-) balk (+) scharnierpunt dak 3 Eerste schets van het Bastionder 4 Schema schoor in de gevel compenseren. De rest moet daarom worden geleverd door het kelderdek zelf. Om de krachten hier naartoe te kunnen leiden, is in beide gevels een schoor aangebracht in tegengestelde rich- ting ten opzichte van de kolommen. Stadsmuur De stadsmuur dient als grond- en waterkering en in beperkte mate ook als drager van het kelderdek. De stadsmuur is bijna 1,5 m dik en is voorzien van nog zwaardere poeren. Ter plaatse van het Bastionder maakt de stadsmuur een knik. Bovendien wordt de muur ook nog gesteund door het rondeel. Dit alles maakt dat de stadsmuur de achterliggende grond kan keren. Een belangrijk aandachtspunt is de aansluiting van de beton- constructie op de stadsmuur. Bij de aansluiting van de kelder - vloer op de stadsmuur is met name de waterdichting van belang. Na vele varianten te hebben onderzocht, zoals het maken van inkassingen en het uitvlakken en aanbrengen van dilatatievoegenbanden, is ervoor gekozen de betonvloer tegen de stadsmuur aan te storten (fig. 6). De naad tussen stadsmuur en betonvloer is voorzien van zwelbanden en ter plaatse van de aansluiting is het metselwerk geïnjecteerd. De overgang tussen betonvloer en opgaand muurwerk is uitgevoerd als een draina- gegoot die aangesloten is op de pompput. Helemaal waterdicht is de muur desondanks niet. Om te voorkomen dat dit tot problemen leidt, wordt de ruimte geventileerd, maar niet verwarmd. Zoals de architect zegt 'de stadsmuur leeft zolang deze met achterliggende vochtige grond in aanraking blijft en wordt zo niet stoffig'. De muur bepaalt daarmee juist de 'gron- dige' atmosfeer van deze ondergrondse ruimte. Tijdens de uitvoering manifesteerden zich veel onregelmatig- heden aan de bovenzijde van de stadsmuur. Geheel onverwacht bleek op één plaats de stadsmuur over de bovenste 1,5 m volle- dig te ontbreken. Dit is opgelost door de betonnen oplegrand eenvoudigweg verder door te trekken naar beneden. Deze aanpassing is direct aangegrepen om de ventilatielucht die in het gebouw nodig is lager in te blazen. Dit is gedaan door bij de aansluiting tussen beton en metselwerk, bijna onzichtbaar, een brede sleuf op te nemen (foto 10). Dak Het driehoekige dak is geheel in het werk gestort. De dikte van het dak verloopt van 400 mm in het midden naar 120 mm aan de randen. Hierdoor krijgt het zware dak toch een lichte, elegante uitstraling. Over het midden van het dak is aan de onderzijde een scherpe 'vouwlijn' zichtbaar die de hoogste doorsnede markeert. Het dak is driezijdig opgelegd: ter plaatse van het 'scharnierpunt' van het dak op een doorgaande betonbalk (300 ?1500 mm 2) en langs de andere randen op een serie slanke, schuinstaande stalen buiskolommetjes van oplopende lengte. De betonbalk is uitgevoerd als ligger over drie steunpunten waarvan de uiteinden dragen op het kelderdek en het midden- steunpunt wordt gevormd door een enorme massieve metsel- werkpoer van de bestaande stadsmuur. Althans, dat was de bedoeling (zie kader 'Dragende boomstam?'). De in totaal 26 stalen kolommetjes geven door hun scheefstand een grote horizontale reactie bij het scharnierpunt van het dak (fig. 4). Omdat het scharnierpunt ongeveer 1,3 m hoger aangrijpt dan het kelderdek dat de reactie moet leveren, ontstaat hier een moment. Aan de achterzijde van de balk is wel enige ballast aanwezig, maar niet voldoende om het moment te 3 4 Aaibaar beton 5 2013 21 3500+ 7200+ 8000+ 8470+ 7550+ 2750+8722+ 3050+ 400 300 300 300 50 400 50 straatwerk gew. betonvloer d = 400 stadsmuur afwerklaag gew. betonvloer d = 400 werkvloer bestaand muurwerk t.p.v. nieuwe vloeren over een diepte van 600 mm waterdicht injecteren plaatstaal d =12 betonnen kim (gewapend)glijfolie ingelijmde deuvels bestaand muurwerk t.p.v. nieuwe betonconstructie over een diepte van 600 mm waterdicht injecteren zwelband grasdak straat 5 Doorsnede van het Bastionder met links doorsnede over het rondeel 6 Aansluiting nieuwe constructie op bestaande stadsmuur Berekening Het Bastionder is in eerste instantie gedimensioneerd en bere- kend door middel van handberekeningen en deelmodellen. Vervolgens zijn deze berekeningen geverifieerd aan de hand van een ROBOT eindige-elementenberekening waarmee een totaalmodel van het gehele gebouw is doorgerekend. Onver - wachte uitkomsten en verschillen zijn hierbij onderzocht, onderbouwd en zo nodig gecorrigeerd. Gezien de complexiteit van de krachtswerking is ervoor gekozen de wapening te bepalen op basis van de maatgevende momenten en dwars- krachten van beide berekeningsmethoden (fig. 7). Naast deze combinatie van berekeningsmethoden is voor de aannamen van de veerstijfheden van de palen ook een gevoe- ligheidsanalyse uitgevoerd. De veerstijfheid van de palen, waarbij voor druk en trek een andere veerkarakteristiek is inge- voerd, is een keer met 20% verhoogd en met 20% verlaagd ten opzichte van de berekende waarden. De invloed hiervan bleek verwaarloosbaar klein in het geheel. Voor de berekening moest rekening worden gehouden met een extreem hoge grondwaterstand tot aan het maaiveld. Bovendien is het gebouw gelegen aan een doorgaande weg, zodat moet worden gerekend op zwaar verkeer nabij het gebouw. Het hellende dak is, hoewel betreden is verboden, berekend als tribune. Detaillering Naast de bijzondere verschijningsvorm kenmerkt dit project zich door de uitgekiende detaillering met een basaal en puur karakter. Grote krachten in compacte, in het zicht blijvende details, aansluitingen van nieuw op oude, grillige constructies en een complexe geometrie. Gedurende de uitvoering is de precieze vorm nog regelmatig aangepast, als bleek dat de bestaande vrij gegraven situatie anders was dan voorzien. 5 6 Aaibaar beton 5 2013 22 7 Handberekeningen zijn geverifieerd aan de hand van een eindige- elementenberekening 8 Als knipoog naar de constructeur heeft de architect een stuk boomstam om het bovenste deel van de stalen buis van de schroefinjectiepaal laten zetten en de betonbalk 'opgewigd' foto: 8, 10 en 11: Van Roosmalen Van Gessel Architecten E.P. vormen, dienen op deze plaats alleen voor praktische fixatie. Bij de bovenaansluiting van de schoor is een gebogen kopplaat voorzien die de buigstraal van de wapeningsstaven volgt, waar - door een geleidelijke krachtsinleiding van staal naar beton kan optreden. Hout of toch beton? Een flinke zoektocht was nodig voordat de aannemer het juiste bekistingsmateriaal had gevonden, waarmee hij vorm kon geven aan het beeld dat de architect voor ogen stond. Uit proefstukken bleek dat slechts de grofst gezaagde planken ruw genoeg waren om voldoende karakter te bereiken. Op eenzelfde wijze is proef- ondervindelijk ook de kleur van het beton bepaald. In nauw overleg tussen architect en aannemer is de planken- structuur in het beton zeer consequent doorgezet, zelfs op de kopse kant van de wanden. De plankenbekisting is slechts eenmaal gebruikt, om te voorkomen dat door hergebruik het grove oppervlak zou dichtslibben en de structuur van de planken zich in mindere mate zou aftekenen. De kolommen en schoren in de zijgevels moeten op enkele plaatsen aanzienlijke krachten overdragen, tot wel 600 kN. De beschikbare ruimte voor het overdragen van deze krachten, vooral bij de viderand, is beperkt. De details bevinden zich ook nog eens op maaiveldniveau, direct naast de pui. Zij liggen in het vizier en zijn daardoor zeer beeldbepalend. De kolommen en schoren zijn inclusief onder- en bovenstrip per gevel als één raamwerk aangeleverd en gemonteerd op de bouw. Aan de bovenzijde is het stalen raamwerk ingestort in de betonconstructie, waardoor aan de onderzijde geen stelruimte nodig was. In figuur 9 zijn de details weergegeven van de aansluiting van een kolom en schoor op de omliggende beton- constructie. Het detail van de zwaarbelaste schoor is zodanig uitgevoerd, dat het uiterlijk niet verschilt van de aansluiting van de lichter belaste kolommen. Ter plaatse van de onderaanslui- ting van de schoor is een staalplaat met aangelaste wapenings- staven ingestort. De horizontaalkracht wordt door middel van deuvelblokken die aan het stalen raamwerk zijn gelast, overge- dragen aan de ingestorte stalen platen. De verzonken bouten, die bij de overige kolommen de daadwerkelijke bevestiging 7 8 Dragende boomstam? Onderzoek gaf aan dat het metselwerk van de stadsmuur in redelijke staat verkeerde en dat de optredende drukspanning zeer beperkt was. Echter midden in een poer bleek na ontgraving een trapopgang naar de oude weergang te zijn opgenomen, waardoor deze niet meer bruikbaar was als drager. Tijdens de uitvoering is besloten een schroefinjectiepaal op dit punt te plaatsen. Hiervoor moest eerst een verticale kern worden geboord uit de oude stadsmuur. Een kern van rond 400 mm met een lengte van 4 m. De kern bleek te weinig samenhang te hebben, waardoor de aannemer deze steentje voor steentje uit het geboorde gat heeft moeten hengelen. Als knipoog naar de constructeur heeft de architect een stuk boomstam om het bovenste deel van de stalen buis van de schroefinjectiepaal laten zetten en de betonbalk 'opgewigd' (foto 8 ). Aaibaar beton 5 2013 23 kolom Ø 114,3 x 10 drukschoor Ø139,7 x 12,5 dakpakket gew. betonvloer d = 300/400 verlopend grasdakpakketgew. betonvloer d = 300/400 verlopend kolom Ø 114,3 x 10 ingestorte staalplaat 260 x 20 balk 300 x 1500 viderand aangelast staven 2 Ø 32 ingestorte deuvelplaat ? pRoJectgegevens project Bastionder opdrachtgever Gemeente 's-Hertogenbosch, kerngroep Vestingwerken architect Van Roosmalen Van Gessel Architecten E.P. bouwkundige uitwerking i.s.m. De Twee Snoeken adviseur constructies Advies- en Ingenieursbureau Van de Laar B.V. aannemer De Bonth Van Hulten adviseur installaties en bouwfysica Nelissen Ingenieursbureau B.V. bouwmanagement Ingenieursbureau 's-Hertogenbosch landschapsarchitect OSLO bruto vloeroppervlakte 303 m 2 bouwkosten ? 1 500 000,- totale stichtingskosten ? 2 000 000,-, inclusief ? 250 000,- installaties, exclusief inrichting De aanblik na het ontkisten, waarvoor overigens een heel protocol en tijdschema was opgesteld, van de eerste wand was verwarrend: zandkleur, splinters, houtnerf en warmte. Was het hout of toch beton (foto 11)? Maar het resultaat was verbluf- fend: 'aaibaar beton'. Menig argeloze bezoeker kan dan ook nauwelijks geloven dat het om een pure betonconstructie gaat: er steken toch voelbaar houtvezels uit? Tot slot Het omgaan met onverwachte situaties en daar flexibel op inspelen en deze verrassingen als kansen zien, is bepalend geweest voor het uiteindelijke resultaat. Inmiddels vormt het Bastionder, waar het vestingverleden letterlijk voelbaar en ervaarbaar is, voor veel bezoekers een belangrijk ankerpunt tijdens de stadsrondvaarten en stadswandelingen van 's-Herto- genbosch. ? 11 9 10 9 Detail schoor 10 Tussen het beton en het metselwerk van de oude stadsmuur is bijna onzicht - baar een ventilatiesleuf opgenomen 11 De aanblik na het ontkisten van de eerste wand was verwarrend: hout of toch beton? Aaibaar beton 5 2013