ONTWERP EN UIT VOERING WAPENING ONDERKELDERING BIBLIOTHEEK UVA Voor de nieuwe universiteits- bibliotheek van de UvA zijn twee monumentale panden in het cen- trum van Amsterdam onderkel- derd. Voor de wapening leidde dit tot een aantal inke uitdagingen, op het gebied van zowel het ontwerp als de uitvoering. Volledige uitwerking in 3D, ook van het uitvoeringsproces, bood uitkomst. Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening T en behoeve van de verhuizing van de bibliotheek van de Universiteit van Amsterdam (UvA) naar de locatie op het Binnengasthuisterrein worden het voormalige Zusterhuis en de Tweede Chirurgische kliniek aan een grote verbouwing onderworpen. Een bijzonder deel van die verbouwing is de com- plete onderkeldering van deze gebouwen, voor onder meer de stalling van etsen ( g. 2). FUNDERINGSWERKEN De funderingswerken voor deze onderkelde- ring zijn op z'n minst indrukwekkend te noe- men. Onder het monument zijn 620 schroe n- jectiepalen aangebracht (foto 3). Ver volgens is het gebouw op een hulpframe van stalen draagbalken en vijzels gezet, waarbij de func- tie van de fundering volledig is overgenomen (foto 4). Daarna zijn de funderingsbalken gesloopt, is de nieuwe beganegrondvloer aan- gebracht en is het gehele gebouw omgeven met een trillingsvrij aangebrachte damwand- kuip. Daarna kon de ruimte onder het gehele PROJECTGEGEVENS Project Onderbouw universiteitsbibliotheek UvA Opdrachtgever Universiteit van Amsterdam Opdrachtnemer Volker Staal en Funderingen en Van Hattum en Blankevoort Wapening Spanberg Wapening Modellering wapening Staalis Egineering Architect MVSA Architects en Architectenbureau J. van Stigt Constructeur Van Rossum Raadgevende Ingenieurs Geotechnisch advies Crux 1 Wapening van beton 2 Doorsnede nieuwe universiteitsbibliotheek UvA 4 VAKBL AD 3 2023 Auteur Dennis Knaap, Spanberg Wapening Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 4Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 4 16-10-23 08:4316-10-23 08:43 gebouw met klein materieel worden ontgraven en kon de houten paalfundering worden ver- wijderd. Zo ontstond ruimte voor de bouw van een gewapend betonnen kelder in een doolhof van stalen palen en hulpconstructies (foto 4). Een knap 'staaltje' funderingstechniek dat met minimale schade en hinder is uitgevoerd. WAPENING IN 3D Gewapend beton begint uiteraard gewoon met wapening, in dit geval in totaal 800 ton. Van dat 'gewone' was bij deze onderkeldering echter in geen enkel opzicht sprake. Los van de com- plexiteit van de vorm van de onderkeldering zelf, moest ook de maatvoering van de beschikbare ruimte tussen palen en hulpcon- structie worden gevolgd. Kort samen te vatten als: "Niks past, je kunt nergens bij, het moet in één keer goed en o ja, ook nog een beetje vlot graag." De grote uitdagingen lagen dus in de maatbe- heersing en de logistiek. De onderkeldering was slechts benaderbaar vanuit één centraal toegangspunt op de binnenplaats van het Bin- nengasthuisterrein, waarbij veelal 'van achter naar voren' werd teruggewerkt in de richting van dat zelfde toegangspunt. De oplossing werd gevonden in het volledig 3D modelleren van de wapening ( g. 7 en 9). Niet alleen in de 'eindsituatie', maar gedurende alle logistieke stappen die hieraan voorafgingen; vanaf de productie van de wapening, de volg- orde van het beladen van de vrachtwagens, de passing en door voer door de toegang en 'palenjungle' en de verschillende opbouw van horizontale en verticale wapeningslagen op de montagelocatie in het wapeningsnet. Omdat het eigenlijk niet mogelijk was om op locatie onder het gebouw nog aanpassingen in het werk uit te voeren, was het belangrijk vooraf precies te weten wat de afmetingen en locatie waren van gebouw, ondergrond, palen en hulpconstructie. Hier voor is gebruikge- maakt van het Revit-model dat door de aanne- mer 'as built' was uitgewerkt. Elk wapeningsonderdeel is laag-voor-laag uit- gewerkt en vooraf in het model gepast. Ook de instructie voor de wapeningsmonteur (de functietitel vlechter is op dit werk eigenlijk niet meer van toepassing) is vooraf digitaal gege- ven, met als uitgangspunt: elke staaf in één keer op de goede plek. In samenwerking tus- sen modelleur en wapeningsmonteur werden alle logistieke stappen in het model doorlopen. Instructie van de monteurs op de bouwplaats 3 Aanbrengen schroe njectiepalen 4 Bouw van een gewapend betonnen kelder in een doolhof van stalen palen en hulpconstructies Voor de wapening moest de maatvoering van de beschikbare ruimte tussen palen en hulpconstructie worden gevolgd 5 VAKBL AD 3 2023 Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 5Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 5 16-10-23 08:4316-10-23 08:43 vond plaats met een tablet waarin het 3D-model was te raadplegen. Deze manier van 3D modelleren van wapening gaat dus een paar stappen verder dan de stan- daard clashdetectie die in een 3D-model zit. Het is namelijk prima mogelijk twee gesloten beugels als schakels in een ketting te verbin- den; dat levert geen clash op in het 3D-model. Maar alleen een illusionist als Hans Klok zou deze beugels zo in het werk aan kunnen bren- gen! Wapening is steeds aangevoerd in dagproduc- ties van circa 10 ton. Dat was mede het gevolg van de beperkingen van de belastbaarheid van de toegangswegen naar het bouwterrein. Het opdelen in kleine vrachten met een goed gespeci ceerde beladingsvolgorde leverde daarbij overigens ook een ongestoorde uitvoe- ring op zonder daarbij opslagruimte op de bouwplaats te gebruiken.DE KUNST VAN HET LOSL ATEN Het proces verliep in een aantal opzichten anders dan gebruikelijk. Het was een kwestie van loslaten. Loslaten stap 1: de constructeur tekent niet meer Anders dan bij andere 3D-gemodelleerde wapeningswerken is er voor gekozen om het uitwerken van de wapening geheel over te laten aan de leverancier van de wapening Spanberg en zijn modelleringsbedrijf Staalis. Door de constructeur zijn daartoe steeds wapeningsprincipes (schetsen) aangeleverd ( g. 8). Met respect voor de aangegeven beno- digde doorsneden, zijn alle staven en faserin-gen staaf-voor-staaf gemodelleerd en getoetst op bereikbaarheid en maakbaarheid. Uiteraard vond ? nadat een maakbaar model tot stand was gekomen ? een toets door de constructeur plaats, voordat tot productie van de wapening werd overgegaan. Loslaten stap 2: valideren gebeurt vooraf, niet in het werk Een groot voordeel van het een-op-een uit- werken van de wapening is dat er in het werk weinig controle meer nodig is van staa eng- ten, verdeling en laslengten. Die zijn ? in tegenstelling tot wapening op 'platte' 2D-teke- ningen ? namelijk al gewoon in het model te 6 Het was niet mogelijk om op locatie onder het gebouw aanpassingen in het werk uit te voeren 7 3D-model van de wapening 5 Wapening ingepast tussen het hulpwerk De wapening is volledig 3D gemodelleerd, niet alleen in de 'eindsituatie', maar gedurende alle logistieke stappen die hieraan voorafgingen 6 VAKBL AD 3 2023 Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 6Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 6 16-10-23 08:4316-10-23 08:43 zien. Het blijft uiteraard wel zaak dat de staven ook exact geproduceerd worden zoals in het model weergegeven. De koppeling van het ontwerpmodel met de aansturing van de buig- machines heeft daarbij voor het gewenste resultaat gezorgd. Loslaten stap 3: documentatie en archivering Een bijzonder aandachtspunt bij het volledig 3D werken, vormt de toets door bouwtoezicht. Anders dan gebruikelijk zijn nu niet vooraf 2D-tekeningen ter toetsing verstuurd. Ook het archiveren in het archief van gemeentelijk toe- zicht is anders. Voor de toetsing van het model is gebruikgemaakt van een Solibri 3D-viewer. Hoewel de toetsingen en steekproeven in het 3D-model tijdens de uitvoering vrijwel pro- bleemloos verliepen ? het gehele werk kende slechts tien afwijkingen ? is in overleg met gemeente Amsterdam toch besloten het werk in 2D-tekeningen te archiveren. Er is nog geen goede oplossing voor een 3D-archief. DE BIJVANGSTEN Door de gekozen aanpak van volledig in 3D werken en door direct met de einddetaillering van de afzonderlijke wapeningsstaven te beginnen, zijn ? naast een beheerste uitvoe- ring ? ook nog een paar 'bijvangsten' ontdekt. Hoewel in eerste instantie werd gedacht dat de kosten van het modelleren op deze gedetail- leerde schaal zeer kostbaar zou zijn in relatie met het totale volume van het werk, bleek het volledig ontbreken van faalkosten hier ruim- schoots tegenop te wegen. Door de zeer beperkt beschikbare hoogte moest de beschikbare betondikte volledig worden benut. Hierdoor was zelfs geen ruimte over voor de vaak in vlechtwerk gebruikte 'borgstaaf'. Deze hulpstaaf onder de eerste laag wapening blijft traditioneel in het werk achter. Hierdoor gaat ? bij het aanbrengen van voldoende dek- king op deze staaf ? al gauw een staafdikte con- structieve hoogte verloren. Het werken zonder deze borgstaaf vraagt om extra handelingen en faseringen voor de wapeningsmonteurs. Door deze stappen in de 3D-modellering op te nemen, kon dit in één moeite worden meegenomen. Een bijzonder aandachtspunt bij het volledig 3D werken, vormt de toets door bouwtoezicht Door direct inzichtelijk te maken hoe de wape- ningsprincipes van de constructeur zich verta- len in de werkelijke staven en afmetingen, is het voor de constructeur zelf ook veel duidelijker om te zien welke wapening er beschikbaar is voor het opnemen van de verschillende belas- tingssituaties. Bij het 'plat uitwerken' van wape- ning komt het nog wel eens voor dat belastings- situaties stuk voor stuk worden vertaald in een wapeningsprincipe, waarbij de nadere uitwer- king tot veel meer ? en vaak con icterende ? wapening leidt. Door 'andersom' te toetsen of de uitvoerbare wapening ook alle belastingssitua- ties het hoofd kan bieden, ontstaat dus tevens een rationeler constructief ontwerp. Bij de uitwerking van alle wapeningsstaven in het 3D-model is bij dit project de hulpwape- ning nog niet in beschouwing genomen. Ook dit biedt dus nog mogelijkheden voor verdere ver- betering. Een wapeningsstaaf die aangebracht wordt als hulpstaaf voor het tijdelijk dragen van het bovennet, werkt na het storten en ver- harden van het beton namelijk even goed mee als de overige wapeningsstaven. IKEA-BENADERING We kondigden de door Spanberg en Staalis toe- gepaste werkmethode al eerder aan als de IKE A-benadering van het bouwen. Daarmee doen we de dit 'staaltje' van uitvoeringstechniek wellicht toch wat te kort. Ook IKE A doordenkt het complete proces van minimale verpakking, draagbare pakketjes, faalvrije montageme- thode en stuk voor stuk precies getelde en pre- cies passende onderdelen. Tot zover gaat de vergelijking op. Wat de prestatie onder het Bin- nengasthuisterrein uniek maakt, is dat het ? anders dan de populaire meubelstukken ? een éénmalig product is dat door intensieve werk- voorbereiding foutvrij tot stand is gekomen. VIDEO Voor een verder inzicht in de werkwijze van het wapenen zijn alle stappen van het proces verduidelijkt in een video. 8 Wapeningsprincipes aangeleverd door constructeur 9 3D-model wapening 7 VAKBL AD 3 2023 Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 7Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 7 16-10-23 08:4316-10-23 08:43