Kennisplatform over betonconstructies

Depot Boijmans Van Beuningen – kort
Kunstwerk in beton

vrij 12 juli 2019
artikel

Het Depot Boijmans Van Beuningen is in alle opzichten een bijzonder 'kunstwerk', want een gebouw kun je het eigenlijk niet noemen. Het is een icoon dat naast het bewaren van de waardevolle stukken uit de kunstwereld, deze stukken ook toegankelijk maakt voor het publiek.

Het Depot Boijmans Van Beuningen is een komvormig gebouw van 40 m hoog, waarvan de gevel in alle richtingen 10 m uitkraagt en dat geheel bekleed is met spiegelende panelen (fig. 1). Op het dak bevindt zich een ‘bos’, bestaande uit 75 meerstammige berken van 6 tot 8 m hoog en hoge grassen. Centraal in het gebouw bevindt zich een atrium van 40 m hoog en 28 m lang.

Figuur 1 Impressie Depot Boijmans van Beuningen

Klimaat

In het Depot is het handhaven van een constant klimaat bijzonder belangrijk. Gemiddeld genomen moet de temperatuur tussen de 18 en 21 °C zijn en de relatieve luchtvochtigheid 50%, waarbij slechts kleine variaties zijn toegestaan. Om deze klimaatomstandigheden te waarborgen is de keuze voor een betonconstructie met kalkzandstenen scheidingswanden belangrijk. Kalkzandsteen kan vocht opnemen en afstaan en de massa van het beton zorgt voor een temperatuurbuffer. Aanvullend is er een uitgebreid klimaatsysteem ontworpen dat vrij snel kan anticiperen op veranderingen. Tot slot is de toegankelijkheid beperkt: per depot mag een bezoek maximaal 11 minuten duren en mogen er maximaal 15 personen per uur naar binnen.

Constructief ontwerp

Als hoofdopzet voor de constructie is uit diverse alternatieven een betonnen schaalconstructie met kolommen gekozen. Dit was een integrale ontwerpkeuze. Een prachtige eigenschap van een schaal is dat de constructie horizontaal onder constante trek staat, waarbij de gehele doorsnede onder druk staat. Maar door de noodzakelijke gevelsparingen is er geen sprake van zuivere schaalwerking.
Verder waren het accumulerende vermogen en de weerstandklasse van de gevel doorslaggevend voor deze keuze voor de schaalconstructie. Door de betonnen schil en betonnen vloeren in het zicht te laten zorgde tevens voor de industriële uitstraling die de architect voor ogen had.

Schil

De gevel is verdeeld in 64 radialen met één segment per radiaal. Op basis van een grove benadering van de krachtsafdracht, zijn de sparingen vanuit constructieve mogelijkheden in het bouwkundige ontwerp geïntegreerd. Door de sterke kromming onderin ontstaan op de onderste verdiepingen grote buigende momenten en normaalkrachten. Daarom zijn de eerste twee lagen van de schaal in het werk gestort, waarmee de schaalwerking optimaal wordt benut. Omdat de krachten naar boven toe afnemen, kon de gevel vanaf de tweede verdieping in prefab beton worden uitgevoerd.

Bij het ontwerp van de schil is van grof naar fijn gewerkt. Voor één losstaand segment is op basis van de bovenbelasting en de aanwezige kromming, het maximaal optredende moment bepaald. Hierop is een eerste inschatting van de wapening gemaakt. De maximale ringtrekspanningen en spatkrachten loodrecht op de gevel zijn eenvoudig ingeschat door per segment een krachtenveelhoek op te stellen (fig. 2). De spatkracht wordt opgenomen door een samenspel van de trekkracht in de vloer en een ontbonden ringtrekkracht in het vlak van de schaal.

Vervolgens is een 3D-model gemaakt waarin de gehele in het werk gestorte sokkel is geanalyseerd. Het totale moment bleek goed overeen te komen met de benadering van het VO-model.

Figuur 2 Krachtenveelhoek

Vloeren

De spatkrachten vanuit de gevel vertalen zich naar alzijdige trekkrachten in de verdiepingsvloeren. De eersteverdiepingsvloer speelt daarom een sleutelrol in de complexe krachtswerking. Hierbij moet rekening gehouden worden met de enorme sparing in die vloer ter plaatse van het atrium zit.

Kolommen

De laatste stap in het constructief ontwerp was het optimaliseren van de kolomposities. De posities waren al in het definitief ontwerp vastgesteld, maar ze zijn naderhand aangepast. De kolommen zijn uitgevoerd met een vierkante stalen koker als kern (S460) en met beton C80/95 (foto 3).

Foto 3 Kolom met stalen kern

Robuustheidsanalyse

In de uitwerking zijn enkele maatregelen genomen om de robuustheid te vergroten op basis van een praktische robuustheidsanalyse. Als eerste zijn bij de berekeningen van de diverse dragende onderdelen gevoeligheidsanalyses uitgevoerd. Dit om de invloed van onzekerheden in het ontwerp te onderzoeken. Uit de gevoeligheidsanalyse bleek dat de variatie in krachtswerking gemiddeld ongeveer 5% bedroeg met een enkele uitschieter naar 10%. Als gevolg hiervan is besloten de krachten volgens het basismodel met 10% te verhogen en deze als input voor de verschillende wapeningsberekeningen te gebruiken.

Als risicoanalyse is vervolgens het gevolg van falen van elk onderdeel van de hoofddraagconstructie geanalyseerd. Hiermee konden de kritieke elementen (key elements) worden geïdentificeerd (fig. 4).

Op basis van de gevoeligheidsanalyse en de risicoanalyse zijn risicobeperkende maatregelen getroffen, onder te verdelen in toevoegingen aan de constructie en extra aandacht voor uitwerking en uitvoering.

Figuur 4 De kritieke elementen zijn geel gemarkeerd

2021

De eerste delen van de spiegelende gevelbeplating zijn inmiddels gemonteerd en binnenkort zal de zesdeverdiepingsvloer worden gestort. In 2021 worden de eerste bezoekers verwacht in dit nieuwe icoon van de stad Rotterdam.

Meer lezen

Dit is een samenvatting van drie artikelen die in Cement zijn verschenen over Depot Boijmans van Beuningen. Meer over het ontwerp en de robuustheidsanalyse staat in de volgende artikelen:


Over de uitvoering van de bekisting en de kolommen zijn in Betoniek twee aritkelen verschenen:

Reacties

xMet het invullen van dit formulier geef je Cement en relaties toestemming om je informatie toe te sturen over zijn producten, dienstverlening en gerelateerde zaken. Akkoord

Copyright 2019 Aeneas Media

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie AccepterenWeigeren