Algemene projectomschrijving
In de oksel van de A5-verbinding op de A10-ring van Amsterdam staat het pand Edge Amsterdam West. Het project is een herontwikkeling van 54.000 m². Zowel het bestaande pand uit 1970 als het renovatieontwerp komen uit de koker van de Architekten Cie. In opdracht van ontwikkelaar Edge is het gebouw opgewaardeerd tot een duurzame kantooromgeving, met BREEAM Outstanding- en Well Platinum-certificaat. Het nieuwe atriumdak speelt hierin een belangrijke rol, niet alleen op duurzaamheidsaspecten, maar op het gehele functioneren en de beleving van het gebouw.
Het gebouw aan de Basisweg 10 is cirkelvormig. Een overkapping was gewenst om daarmee de centrale buitenruimte, met een diameter van 76 m, te transformeren tot het nieuwe hart van het gebouw. Het bijzondere patroon van de bestaande bouw is gebruikt als gridstructuur van de koepel. Het dak laat veel natuurlijk daglicht binnen waardoor kwalitatieve werkplekken ontstaan en het energiegebruik aanzienlijk wordt verlaagd, mede door een extra thermische schil en minder buitengeveloppervlak.
Beschrijving staalconstructie en/of gebruik van staal
Het dak is in basis opgebouwd uit een octagonaal patroon dat qua afmeting en vorm gerelateerd is aan het patroon van de bestaande bouw. Vanuit het octagonaal patroon is een randstructuur van een klavertje vier verkregen dat naadloos aansluit op de bestaande verticale draagstructuur.
Dit octagonaal patroon is weer verdeeld is in hoofddriehoeken. Elke hoofd driehoek binnen het octagonale patroon heeft een lange zijde tot 9,4 m lang en een korte zijde van circa 6,5 m. Deze maat is te groot voor een glaspaneel. Binnen deze structuur is dan ook een 2e structuur ontworpen. Het staalgewicht van de koepel is beperkt tot 59 kg/m2.
In verticale richting wordt het dak op 32 plaatsen ondersteund bij de knooppunten in de randligger. Het dak is gestabiliseerd door horizontale koppelingen aan de dakvloer, die weer verbonden is aan de betonnen stabiliteitskernen. Het is hierbij van groot belang dat het dak bij temperatuurwisselingen naar alle kanten kan blijven uitzetten, maar niet kan verplaatsen of roteren. De 32 steunpunten zijn uitgewerkt als pendelkolommen; twee tegenover elkaar gelegen punten zijn gesteund in x-richting en twee in y-richting.
De horizontale spatkrachten uit de koepel worden opgenomen door een trekring. Ze kunnen niet door het gebouw opgenomen worden, mede vanwege de dilataties in het bestaande betonnen dak. De trekring ligt in het horizontale vlak van de randligger en wordt op twaalf locaties via koppelstaven gekoppeld aan de randligger en op vier plaatsen rechtstreeks gekoppeld.
Bijzondere aspecten bouwkundig concept / ontwerp
Op tekeningen en voor onderlinge communicatie wordt altijd gewerkt met een orthogonaal grid, maar de basis lay-out bestaat uit regelmatige octagons. Niet enkel het gebouwde deel, ook het atrium kan geheel worden bedekt door één doorlopend octagonaal patroon.
Bij de bepaling van de juiste koepelgeometrie zijn meerdere methodes geanalyseerd, waaronder de force density- en de particle spring-methode. Vorm en interne krachtswerking zijn gerelateerd. De belasting op de constructie verandert als de vormgeving verandert. De ideale vorm wordt dan ook iteratief gevonden.
Doordat de onderrand de vorm heeft van een klavertje vier, ontstaan aanvullende krommingen die de koepel extra constructief verstijven – net zoals de golvende vormgeving van schelpen die de schil extra versterken.
Om de robuustheid van de koepel te beoordelen, zijn drie controles gedaan: falen profiel in het hoofdgrid, falen steunpunt en falen trekring. Gezien het driehoekig grid van de koepel kon bij de eerste twee studies eenvoudig een tweede draagweg gevonden worden zonder zorgwekkende spanningsontwikkelingen. Maar bij het falen van de trekring kan een andere trekring het niet zomaar overnemen. Toch is het ontwerp zodanig gemaakt dat dit wel gebeurt. De rand in de vorm van het klavertje vier neemt het deels van de trekring over. Dit is ook de reden dat de trekring op vier locaties verbonden is met een knoop. Als de trekring faalt, dan valt enkel een kwart deel uit en daar neemt de rand van de koepel het over. In deze situatie ontstaan wel vervorming en plastische scharnieren, maar er zal geen voortschrijdend falen van elementen zijn.
Bijzondere constructieve slimmigheden / detailleringen
In eerste instantie maakte het secondaire grid nog deel uit van de hoofddraagconstructie van de koepel en was er een extra knik voorzien in elke balk van het hoofdgrid, daar waar het secondair grid aansluit. Constructief onderzoek heeft aangetoond dat kijkende naar ontwerp, detaillering, productie, montage en kosten, het beter was om het secondaire grid dunner uit te voeren en niet als hoofddragers mee te laten werken. Ze zullen geen axiale krachten doorgeven en functioneren dus als gordingen tussen de hoofddraagstructuur.
Om rekentijd te besparen is de engineering gedaan door maatgevende asymmetrische sneeuw- en windbelastingen op een kwart van de koepel toe te passen en de dominante resultaten te spiegelen. Op bepaalde momenten zijn toch ook de belastingcombinaties uit alle hoeken geanalyseerd, om zeker te stellen dat symmetrie in de interne krachten gewaarborgd is.
Voor het produceren en monteren van de staalconstructie is het van belang gelijkmatigheid en repetitie in te vinden. Gekozen is voor een ‘wastrommel’- principe. Hierbij is de knoop het vaste en repeterende onderdeel en worden de staven hierop verschillend aangesloten met een kopplaatverbinding. De knoop is binnen zijn soort voor elke positie identiek. Verschillen in hoeken worden verwerkt in de kopplaten op de buizen. Reden hiervoor is dat de buizen machinaal gesneden kunnen worden waardoor scherpere/ kleinere toleranties gehaald kunnen worden en afwijkingen worden geminimaliseerd. Ook al zijn de profilering en optredende krachten zeer divers voor de verschillende posities in de koepelconstructie, er is wel gekozen om alle knopen te voorzien van identieke platen, lassen en boutdiameters voor repetitie.
Er gekozen om met een API-koppeling een aantal macro’s te programmeren. Net als bij de detailberekening zijn er in hoofdlijnen vier typen knopen (macro’s) waarbij meerdere hoofdstaven bijeenkomen. Met deze macro’s is het mogelijk snel 80% van alle verbindingen te modelleren.
Voor elke knoop is een eenduidige oriëntatie vastgelegd. De naar buiten toe gerichte centrale as is het gemiddelde van de normaalvectoren van alle aangrenzende driehoekige vlakken. Aan beide zijde van een staaf is de knooporiëntatie dus anders. De staven van het hoofdgrid zijn in het rekenmodel gesplitst in twee delen zodat elk deel de oriëntatie gegeven kan worden van de knoop waarop hij aansluit. Dit is van groot belang om de knoopkrachten voor de detailberekeningen in de juiste richting te bepalen. Dat is een groot voordeel bij het gebruik van stalen buizen: radiaal gezien zijn ze richtingloos.
Uit de berekeningen kwamen duizenden regels aan staaf- en knoopkrachten. Tussen constructeur en staalbouwer is een eenduidige aanpak besproken over de structuur van aanleveren van gegevens (tabelen van knopen, staven, belastingcombinaties, type interne krachten). Met een Python-script, met daarin geformuleerd koppel- en zoekopdrachten voor de aangeleverde informatie, zijn de verschillende tabellen aan elkaar gekoppeld. Vervolgens zijn hierin de maatgevende combinaties automatisch bepaald voor elke staaf separaat, maar ook elke samenwerking tussen de verschillende staven op de knopen.
Bijzondere aspecten uitvoering
Om rekening te houden met een aantal onzekerheden met betrekking tot de uitvoering, zijn er berekeningen gemaakt met verschillende knoopstijfheden en verschillende niveaus van voorspanning in de trekring.
Er is een mock-up gemaakt. Met de ervaringen uit deze mock-up konden staalbouwer en glasleverancier het productie- en montageplan verder optimaliseren. Hierbij zijn onder andere de optimale posities voor puntmarkering bepaald t.b.v. monitoren tijdens de bouw.
Voor een snelle en veilige montage is elke montagestap doorgerekend en gekeken of de tijdelijke optredende krachtswerking en verplaatsingen niet maatgevend zijn en/of een grote invloed hebben op de constructie in de eindfase.
Bij de bouw van het grid is eerst een stalen ringstructuur gemaakt met de trekring om vervolgens in een grof grid de grote overspanningen te realiseren. Hierdoor kon vanaf dat moment de gehele vormgeving van de koepel goed gemonitord worden.
Door lengte-aanpassing van de twaalf radiaal georiënteerde koppelstaven is de trekring voorgespannen. Dit voorspannen is voorafgaand aan het plaatsen van het glas gebeurd, waarbij de koepel voorgespannen wordt tot een bepaalde zeeg om de juiste eindvorm te verkrijgen na plaatsing van het glas.
Om dit voorspannen zoveel mogelijk gelijkmatig en gecontroleerd te doen is een instructie gemaakt met een kruislingse aandraaivolgorde in stappen van circa 6 mm. Na elke cyclus zijn de hoogte van de constructie en de stand van de pendelkolommen ingemeten en vergeleken met de analyse. Interactief werden direct nieuwe analyses gemaakt om de as-built situatie in elke stap te volgen.
Een tijdelijke werkvloer vereenvoudigde de bouw van de koepel, maar diende ook om de renovatiewerkzaamheden onder de koepel doorgang te laten vinden. Na afronding creëerde de koepel een binnenklimaat wat voor veel werkzaamheden en opslag van materieel grote voordelen gaf.
Bijzondere functionele aspecten van het bouwwerk
Door de oorspronkelijke visionaire opzet van dit jaren 70 kantoorgebouw, met open kantoorvloeren en de degelijkheid van constructie en materialen, kon het in 2022 worden getransformeerd in een toekomstbestendig kantoor.
Deze toenmalige visionaire opzet vormt de kracht in het nieuwe ontwerp. De vrij indeelbare kantoorvloeren van ieder 7.000 m2 zijn nu aanlokkelijke, open ruimten die functies combineren. Een soort mini-samenlevingen waar (toevallige) ontmoetingen tussen werknemers plaatsvinden. Hierbij speelt de koepel een sleutelrol. De glazen koepel opent het hart van het gebouw.
Daar waar in het oorspronkelijk ontwerp weinig contact met de buitenwereld en licht was, verwelkomt het atrium nu daglicht in het centrum van het gebouw via een groot glazen dak. Hiermee is de karakteristieke open ringvorm van het kantoorgebouw intact gebleven, en is het lege hart een cruciaal onderdeel geworden van de organisatie.
Duurzaamheid
Het duurzaamheidsaspect van deze koepel is met minimaal hoeveelheid materiaal een zo groot mogelijke impact bereiken op het gehele gebouw. De koepel is middels parametrische optimalisatie studies geminimaliseerd in materiaal gebruik tot enkel 59 kg/m2 aan staal. Het gehele gebouw heeft daarmee een dynamische schil waarmee o.a. vele fijnere gebruiksfuncties gecreëerd worden, gevels eenvoudiger en meer open gemaakt konden worden en een rijke hoeveelheid aan licht naar binnen kan komen.
Het gebouw is opgewaardeerd tot een duurzame kantooromgeving, met BREEAM Outstanding- en Well Platinum-certificaat.
Materiaalgebruik (efficiëntie)
De constructie is een koepel wat op zichzelf door de vormgeving al zeer efficiënte constructies zijn. De koepel spant 76m met een hoogte van 9m. Er is gekozen voor de meest efficiënte buisdiameter met een reeks verschillende wanddikten zodat op elke locatie een minimale hoeveelheid staal gebruikt wordt.
Door te spelen met de hoeveelheid voorspanning in de trekring is gezocht naar minimalisatie van spanningen in de staven in de koepel en dus minimaliseren van het benodigde hoeveelheid staal. Wel is hierbij een bandbreedte aangehouden van de voorspanning aangezien in praktijk deze moeilijk exact te bepalen is.
Het staalgewicht van de koepel is beperkt tot 59kg/m2.
Energiegebruik en verbruik tijdens bouw en gebruik
In Smart Building EDGE Amsterdam West worden de hoogste niveaus voor duurzaamheid en gezondheid gerealiseerd: BREEAM Outstanding en WELL Platinum. En het is zelfs al ‘Paris Proof 2050’. Het gebouw is aardgasvrij en energie positief.
Aan dit duurzame karakter dragen het atrium en de koepel in hoge mate bij. Zo wordt de warme lucht vanuit de kantoren het atrium binnengezogen waarna de opgestegen warme lucht via een warmte herwinningsmodule het pand weer verlaat. Je zou kunnen zeggen dat het atrium en de koepel als “de longen van het gebouw” fungeren.
Door de enorme hoeveelheid daglicht die door de koepel diep het gebouw binnendringt zijn er uitzonderlijke dingen mogelijk binnen het gebouw:
- Zo is een open structuur van de binnengevel mogelijk gezien het indirecte karakter van het binnentredende zonlicht.
- Er is gekozen voor een Biophelic design van de binnenruimte. Door het vele zonlicht is het mogelijk veel groen en met name grote bomen te planten. Dit komt de diversiteit aan groen en daarmee het nabootsen van de natuur in de werkomgeving ten goede.
- Open werkplekken op meerdere niveaus binnen het atrium laat men werken in een wisselend klimaat. Je kan zowel van de begane grond tot en met de vijfde verdieping een werkplek vinden.
- In de winter zal er binnen het atrium zonder extreme stookkosten een prettig binnenklimaat zijn. Hierdoor kan men het hele jaar door in een gezond “buitenklimaat” werken.
Mate van overlast (bouwwerkzaamheden) voor mens en dier
Alhoewel de bouwplaats redelijk solitair gelegen was en geen direct naast gelegen ‘buren’ kende zijn er door de aannemer wel diverse maatregelen getroffen ter voorkoming van (bouw)overlast.
In het kader van natuurinclusief bouwen is er een ecoloog ingeschakeld die vóór aanvang van de (bouw)werkzaamheden een natuurrapport heeft opgesteld omtrent de aanwezige planten en dieren op het bouwterrein. Naar aanleiding van deze rapportage zijn er diverse maatregelen genomen door de aannemer, denk hierbij aan het plaatsen van nestkasten voor gierzwaluwen en verblijfkasten voor vleesmuizen.
Daarnaast is er tijdens de bouwperiode toezicht gehouden door een erkend ecoloog, die bijvoorbeeld broedvogelcontroles heeft uitgevoerd.
Ook aan de (passerende) mens langs de Basisweg is aandacht geschonken. Hier is invulling aan gegeven door het project aan te melden bij ‘Bewuste Bouwers’. Hiermee heeft de aannemer zich gecommitteerd aan het voldoen aan een gedragscode. Doel is om het bewustzijn op de bouwplaats te vergroten aangaande de impact die medewerkers middels hun werkzaamheden hebben op de omgeving. Tevens is er met het opstellen van de bouwplaatsinrichting rekening gehouden met de omgeving door het parkeren voor bouwplaatspersoneel op het bouwterrein te huisvesten. En zijn er bij de in- en uitrit altijd verkeersregelaars aanwezig geweest, dit heeft geleid tot minimale verkeersoverlast op de openbare weg.
Innovaties op product-, concept- en bouwniveau
De innovatie op het gebied van duurzaamheid dat te danken is aan de koepel zit hem in de schaal waarop hij invloed heeft. De koepel is één van de grootste koepels van Nederland. Het draagt bij aan de verbetering van het werkplezier van circa van 54.000 m² in het kantoor en nog eens circa 4400m2 in het atrium. De koepel beïnvloedt het gehele gebouw op zeer veel vlakke:
- De gehele gevel dat aan het atrium is gelegen is geen buitengevel meer. Het is in relatie tot het volume een compact gebouw geworden waardoor aanzienlijk gereduceerd is in installaties en energiegebruik.
- Door de te openen ramen in de top van de koepel kan de warmtehuishouding energiezuinig geregeld worden middels natuurlijk ventilatie.
- Doordat grote oppervlakken nu interne wanden of vloeren zijn geworden is veel bezuinigd in materiaal gebruik.
- Het tussenklimaat in het atrium geeft comfort in de kantoren en voegt een groot gezamenlijk te gebruiken vloeroppervlak toe.
- Tijdens de bouw gaf de koepel meer comfort, hogere bouwsnelheid en meer veiligheid.
Het bestaande gebouw bestond uit 8 constructief gedilateerde torens. De koepel is zodanig ontworpen dat het de 8 torens samensmelt, maar ze constructief in hun eigen waarde laat. De koepel is een lichtgewicht constructie met een gesloten krachtenspel. Alleen zo konden de belastingen op de bestaande constructie minimaal blijven. Het is zelfs zo dat de koepel mogelijke windval in de binnentuin voorkomt en daarmee de totale horizontale windbelasting op het gebouw juist verkleind.
.
