10-19_State of the art_BWE 30-11-11 20:56 Pagina 10
Ministerie van Defensie // Locatie: Kalvermarkt, Den Haag // Opdrachtgever: Rijksgebouwendienst // Bouwperiode: december 2011
Als een camouflagenet omspant het door Sander Architecten ontworpen glazen dak de binnenhoven van het ministerie van Defensie. De betonnen structuur met piramidevormige composiet daklichten is prachtig vormgegeven. Door innovatieve engineering en vroegtijdige samenwerking is iets bijzonders tot stand gebracht. 10 // BOUWWERELD
10-19_State of the art_BWE 30-11-11 20:56 Pagina 11
TEKSTPRODUCTIE ING. JOSINE CRONE // FOTOGRAFIE ROB HOEKSTRA EN SANDER ARCHITECTEN // TEKENWERK HENK HEUSINKVELD
STATE OF THE ART //
Bij de uitgebreide renovatie van het ministerie van Defensie in Den Haag zijn de binnenplaatsen tussen de gebouwen overkapt met een glazen dak. Deze binnenhoven zijn onderling geschakeld en dragen bij aan een nieuwe ordening in het gebouwcomplex.
BOUWWERELD // 11
10-19_State of the art_BWE 30-11-11 20:56 Pagina 12
Het dak is opgebouwd uit organisch gevormde kolommen die naadloos doorlopen in het betonnen balkenrooster. Op het balkenrooster liggen piramidevormige koepels van composiet. De ruimte onder het 2000 m2 grote dak wordt gebruikt als entreegebied, vergadercentrum en fitnessruimte.
12 // BOUWWERELD
10-19_State of the art_BWE 30-11-11 20:56 Pagina 13
STATE OF THE ART //
BOUWWERELD // 13
10-19_State of the art_BWE 30-11-11 20:56 Pagina 14
Het kerndepartement van het ministerie van Defensie is gehuisvest in verschillende gebouwen aan Het Plein en de Kalvermarkt in Den Haag. Bij de onlangs uitgevoerde renovatie zijn de binnenplaatsen tussen vier gebouwen overkapt in het kader van een totaal nieuwe ordening in het gebouwcomplex. De circulatie is verbeterd met nieuwe trappenhuizen en liften. De werkoppervlakte is vergroot door het benutten van kelders en kappen. Bouwkundig en installatietechnisch is het geheel gemoderniseerd. Naast een statig rijksmonument uit de 18e eeuw bestaat het ministerie uit gebouwen van de rijksbouwmeester Friedhoff, rijksarchitect Hoekstra en latere uitbreidingen. Friedhoff introduceerde destijds de percentageregeling, waarbij 1 procent van de bouwkosten aan kunst wordt besteed. De voorgevel van het hoofdpand aan de Kalvermarkt is als gevolg daarvan versierd met beeldhouwwerk. Het tussenlid tussen de panden van Friedhoff en Hoekstra is voorzien van een opengewerkt bakstenen ornament, met glas-in-loodramen tussen zorgvuldig gemetselde ribben. Het zeskantige patroon van dit kunstwerk komt terug in de toevoegingen die bij de renovatie zijn gedaan. Zo zijn de nieuwe geperforeerde balustrades van de trappen, de zeefdruk op de glazen lichtkappen en de radiatoromkastingen voorzien van zeskantige motieven. Camouflagenet Eén van de belangrijkste ingrepen is het toevoegen van een overkapping op de vier geschakelde binnenplaatsen. Het dak ligt tussen de begane grond en de eerste verdieping, zodat de bovenste bouwlagen normale daglichttoetreding en natuurlijke ventilatie hebben. Vanuit deze bouwlagen is er zicht op de bovenzijde van het dak. De ruimte onder het 2000 m2 grote dak wordt gebruikt als entreegebied, vergadercentrum en fitnessruimte. Architect Ellen Sander van Sander Architecten heeft zich bij de vormgeving van het dak laten inspireren door Defensie. Zij ontwierp een dak als een camouflagenet. Anders dan bij veel recente glazen overkappingen van binnenplaatsen is hier niet gezocht naar de meest lichte en transparante oplossing, maar juist naar een duidelijk aanwezige, sculpturale vorm. Dit dak is robuust en subtiel tegelijk. De diagonale belijning met een plaatsing onder 45 graden ten opzichte van de gevels voorkomt ruimtelijke conflicten, omdat de bestaande gevels niet haaks op elkaar staan en hun eigen maatsystemen hebben. Verder ver-
Door een spel van variëren en berekenen is de schijnbaar willekeurige kolomplaatsing tot stand gekomen, een complete omdraaiing van de normale wijze van construeren 14 // BOUWWERELD
sterkt de netvorm de samenbindende werking tussen de verschillende soorten gebouwen. Iteratief proces van kolomplaatsing De dragende kolommen onder het dak zijn ogenschijnlijk willekeurig verspreid, als bomen in een bos. Om tot deze ongebruikelijke kolomplaatsing te komen, is er in diverse ontwerpsessies gezocht naar de optimalisatie van daglichttoetreding en elegantie van het dak. Aan de hand van computermodellen, maquettes en berekeningen zijn de maximale balkhoogte en -breedte vastgesteld. Een deel van het balkenraster is in een mock-up van PS-schuim nagebouwd, zodat het op werkelijke grootte in een binnenplaats beoordeeld en tot het uiterste geoptimaliseerd kon worden. Uitgaande van een maximaal wapeningspercentage en hogere betonkwaliteit (C53/65) heeft constructeur Jan Versteegen van Pieters Bouwtechniek bepaald welke krachten de balken kunnen opnemen en wat de maximale overspanningen zijn. Vervolgens is door middel van een iteratief proces vastgesteld op welke positie de kolommen het beste konden komen. Deze staan op enige afstand van de gevels van de oudbouw, zodat het dak aan de randen overkraagt. Dat is gunstig voor de doorbuiging en de momentenverdeling in de naastgelegen overspanningen. Door een spel van variëren en berekenen is de uiteindelijke, schijnbaar willekeurige kolomplaatsing tot stand gekomen, een complete omdraaiing van de normale wijze van construeren. In het entreegebied is een deel van de beganegrondvloer opengemaakt, om de kelder bij de entree te kunnen betrekken. Zo is een verdiept entreegebied ontstaan waar diverse algemene functies omheen liggen. Hier zijn de kolommen dus ook langer en staan zij op de keldervloer. Een nieuwe paalfundering was voor deze kolommen niet nodig, maar wel is de keldervloer versterkt met een drukverdelende betonnen laag, die daarnaast dient als verzwaring. De verzwaring was nodig om de opwaartse grondwaterdruk te weerstaan. De kolommen die op het maaiveld staan, hebben een nieuwe fundering van boorpalen. Polyester bekisting De uitvoering van de organisch gevormde kolommen vroeg om speciale aandacht. Deze kolommen zijn geprefabriceerd door De Jong Beton. Aan de kop van iedere kolom zit een kroon met vier balkaanzetten. Op de uiteinden van de balkaanzetten is een sponning voor een smalle naad gemaakt. Het balkrooster tussen de kronen is in het werk gestort met een hoge kwaliteit zelfverdichtend beton. Voor het storten van het betonnen dakgrid is een zeer nauwkeurige polyester bekisting gebruikt. Op de plaatsen van de kolommen zijn openingen gelaten. Om de balken op een onzichtbare wijze aan de kronen te storten is de polyester bekisting als één geheel opgebouwd, hierin zijn de prefab kolommen van bovenaf door de openingen geplaatst. Daarna zijn de tussenstukken in het werk aangestort, waardoor het betonnen dakgrid samen met de kolommen één monoliete constructie is geworden. Voor de prefab delen en het in het werk gestorte deel van het dakgrid zijn dezelfde polyester mallen gebruikt. Na het ontkisten is het betonoppervlak afgefilmd en matwit geschilderd met een elastische coating. De naden zijn onzichtbaar weggewerkt en reparaties waren niet of nauwelijks nodig. Het effect is verbluffend strak. De matte afwerking geeft het betonnen oppervlak een zacht karakter.
10-19_State of the art_BWE 30-11-11 20:56 Pagina 15
STATE OF THE ART //
1
1 // Het balkenrooster tussen de kronen van de
2
3
kolommen is in het werk gestort met een hoge kwaliteit zelfverdichtend beton. Voor het storten van het betonnen dakgrid is een zeer nauwkeurig samengestelde polyester bekisting gemaakt. 2 // Bovenaanzicht van de polyester bekisting, waarin de prefab kolommen van bovenaf door de openingen zijn geplaatst. Aan de kop van iedere kolom zit een kroon met vier balkaanzetten. 3 // In de polyester vormmal worden de PIR-kernen en de glasvezelmatten aangebracht. 4 // Om de koepels dezelfde matte uitstraling als het betonwerk te geven, is gekozen voor een nevelvormige oppervlaktestructuur van de mallen. 5 // Voor de afwatering van het dak is een pluviasysteem ingebouwd. De afvoerleidingen hiervoor zijn in de betonnen kolommen ingestort, net als de elektraleidingen voor de verlichting onder het dak.
4
5
BOUWWERELD // 15
10-19_State of the art_BWE 30-11-11 20:57 Pagina 16
Het opengewerkte bakstenen ornament inspireerde Sander Architecten om het zeskantige patroon te gebruiken in de geperforeerde balustrades van de trappen, de zeefdruk op de glazen lichtkappen en de radiatoromkastingen.
Composiet lichtkoepels Het betonnen dakgrid is voorzien van een secundair grid uitgevoerd in piramidevormige dakkoepels. De koepels meten 2,40 bij 2,40 meter. In het midden van de daken zijn de koepels hoger dan aan de randen, waardoor een golvend effect ontstaat. De koepels zijn door Smit Kunststoffen ontwikkeld en uitgevoerd in composiet. De meeste koepels zijn voorzien van driehoekige glasplaten. Enkele stukken zijn niet voorzien van glasplaten, hier
“Niets aan het dak is standaard. We hebben vanaf het begin van het ontwerpproces fabrikanten en adviseurs erbij betrokken om het dak integraal te ontwikkelen” 16 // BOUWWERELD
is het dakgrid open zoals bij de expeditiestraat. In de koepels zijn niet alleen de beglazing, maar ook de verlichting en waterafvoer geïntegreerd. De ontwikkeling heeft plaatsgevonden met behulp van 3D-software. Voor de fabricage van de koepels zijn modellen gemaakt met CNC-freestechniek. Daarvan zijn polyester vormmallen afgetrokken. De afwerking van de mal bepaalt de oppervlaktestructuur en de glansgraad van het product. Om de koepels dezelfde matte uitstraling als het betonwerk te geven, is gekozen voor een nevelvormige oppervlaktestructuur van de mallen. Hierin is als eerste de gelcoating aangebracht. Vervolgens zijn in de mallen de PIR-kernen, met eromheen de glasvezelmatten als wapening aangebracht. Daarna zijn de mallen gevuld met polyesterhars en met behulp van de gesloten maltechniek (RTM) vacuüm getrokken. Hierdoor ontstaat een zeer sterk product met unieke eigenschappen, aldus bedrijfsleider Henk Duijn van Smit Kunststoffen. Zo konden de koepels de gewenste organische vorm krijgen en is voldaan aan eisen van sterkte, thermische isolatie en brandwerendheid. Afwatering De goten, die tussen de koepels op de betonnen balken liggen, zijn eveneens geproduceerd door Smit Kunststoffen. Deze goten zijn afgedekt met beloopbare roosters. De afwatering op afschot van het dak vindt plaats via een ingebouwd pluviasys-
10-19_State of the art_BWE 30-11-11 20:57 Pagina 17
STATE OF THE ART //
In het midden van het dak zijn de koepels hoger dan aan de randen,
Het netvormige dak is een krachtige interventie, die de historische be-
waardoor een golvend effect ontstaat.
bouwing op bijzondere wijze verenigt.
teem. De afvoerleidingen hiervoor zijn in de betonnen kolommen ingestort. Ook ingebouwd zijn de elektraleidingen voor de verlichting onder het dak.
jectarchitect bij de ontwikkeling van het dak betrokken was, zegt over het resultaat: “Niets aan het dak is standaard. We hebben vanaf het begin van het ontwerpproces fabrikanten en adviseurs erbij betrokken om het dak integraal te ontwikkelen. Ook de attesten en keuringen waren geregeld vóór de aanbesteding, zodat de aannemer met het compleet geëngineerde ontwerp aan de slag kon gaan. Anders hadden we dit resultaat nooit bereikt”, is zijn stellige overtuiging.
Glasplaten De 33 mm dikke beloopbare beglazing van het dak bestaat uit een buitenblad van 10 mm gehard geëmailleerd zonwerend glas, een 15 mm gasgevulde spouw en een gelaagd binnenblad van 2 lagen van 4 mm thermisch versterkt glas, verbonden door 2 pvb-folies. De glasplaten zijn in een sponning in de composiet dakkoepels aangebracht en structureel verlijmd. Het glas van de koepels heeft een zeefdruk om de warmtelast te beperken. In deze zeefdruk is een zeskantig patroon aangebracht, geïnspireerd op de geornamenteerde baksteengevel van Friedhoff. De glasplaten zijn in het werk beproefd door middel van een zandzakvalproef, waarbij men een last van 50 kg vanaf een hoogte van minimaal 0,7 meter op de koepels laat vallen. Langs de randen van de daken zijn brede randbalken gemaakt. Bij de overgang naar de opgaande gevels golden eisen ten aanzien van branddoorslag en brandoverslag. Vandaar dat hierin 60 minuten brandwerende ruiten zijn opgenomen. Integrale ontwikkeling Jeroen Steenvoorden, die namens Sander Architecten als pro-
Het glas van de koepels heeft een zeefdruk om de warmtelast te beperken. Hierin is een zeskantig patroon aangebracht, geïnspireerd op de geornamenteerde gevel BOUWWERELD // 17
10-19_State of the art_BWE 30-11-11 20:57 Pagina 18
// STATE OF THE ART Projectgegevens // Locatie: Kalvermarkt, Den Haag // Opdrachtgever: Rijksgebouwendienst, Den Haag, rgd.nl // Gebruiker: Ministerie van Defensie, Den Haag // Architect: Sander Architecten, Amsterdam, sander.nl // Tekenbureau en projectleiding: VDNDP Bouwingenieurs, Amsterdam, vdndp.nl // Constructeur: Pieters Bouwtechniek, Delft, pietersbouwtechniek.nl // Advies Brandveiligheid en Bouwfysica: DGMR Rijswijk, dgmr.nl // Bouwtechnisch advies dekdak: Bijzonder Bouwkundig, Alkmaar, bijzonderbouwkundig.nl // Hoofdaannemer: Heijmans Utiliteitsbouw, Rosmalen, heijmans.nl // E- en W-installaties: Homij, Nieuwegein, homij.nl // Prefab beton (uitvoering): De Jong Betonfabriek, Alphen, dejongbeton.nl // Prefab beton (engineering): Pieters Bouwtechniek, Delft, pietersbouwtechniek.nl // Composiet (uitvoering): Smit Kunststoffen, Alkmaar, smitkunststoffen.nl // Composiet (engineering): NPSP composieten, Haarlem, npsp.nl, Solico (sterkteberekeningen aan het composiet) Oosterhout, solico.nl, Oranjedak, dakbedekking tussen dakkoepels, Zwijndrecht, oranjedak.nl // Glasleverancier: Scheuten Absoluut Glastechniek, Venlo, scheuten.nl // Bruto vloeroppervlak: 41.114 m2 // Oplevering: december 2011 4270+ 3350+ 1
2
Peil=0
4000
4000
4000
4000
4050 1:250
Secundair grid: - polyestercomposiet met PIR-schuimkern vv geïntegreerde verlichting - zonwerend isolatieglas met screening constructief verlijmd op composietelement
Dak structuur
Pluvia systeem (standaard en overstort) Stalen draadrooster Doorlopend gootsysteem: - EPDM-folie met Triflex coating op - harde hoogwaardige isolatieplaat met afschot naar pluvia - waterdichte laag Primair grid betonconstructie met geïntegreerd pluvia systeem
Prefab betonkolom Inkassing in terrazzo vloer messing strip
Afdekelement
Rooster 420
Kunststof composiet afdekelement
Kit op rugvulling
9,7° Goot
Kunststof composietframe Zonwerend isolatieglas in frame verlijmd
Loodslabbe
500
EPDM Hoogwaardige isolatie Staalplaat 3mm Goot Bestaande gevel
3350+ Koker 80x40x5 Lijnarmatuur Translucente plaat
18 // BOUWWERELD
400 1213,572
1:20
