Platform over beton en staal in de bouw
Aan het Plein in Den Haag staat momenteel Gebouw J, het voormalige Ministerie van Justitie, compleet in de steigers. Dit ontwerp van Rijksbouwmeester Cornelis Peters werd tot enkele jaren terug grotendeels gebruikt door fracties van de Tweede Kamer. Na de renovatie zal het monumentale bouwwerk onder meer dienst doen als kantoor- en vergaderlocatie en het Centraal Informatiepunt voor Kamerleden en medewerkers huisvesten. In deze zesde aflevering van de serie over de renovatie van het Binnenhof belichten we de constructieve ingrepen die met name nodig zijn onder de kapzone, waar nieuwe vloervelden worden aangelegd en waar een extra verdieping de zware nieuwe klimaatinstallaties moet gaan dragen. Dat betekent nieuwe draagconstructies verweven in een monumentaal gebouw.
De renovatie van Gebouw J is door het Rijksvastgoedbedrijf toevertrouwd aan echte restauratiespecialisten. Van Hoogevest Architecten maakte het ontwerp, waarbij de oorspronkelijke rijkdom van het gebouw weer volledig tot zijn recht komt. De uitvoering is in handen van restauratieaannemer Nico de Bont, dat samen met J.P. van Eesteren (bouw) en Croonwolter&dros (techniek) onderdeel uitmaakt van de TBI-bouwcombinatie voor de renovatie van het Tweede Kamercomplex. Arcadis is verantwoordelijk voor de constructieve adviezen. In dit artikel ligt de focus met name op de kapzone, waar nieuwe derde en vierde verdiepingsvloeren worden gerealiseerd. Constructief gaat het om het toevoegen van volledige vloervelden binnen een bestaande gebouwschil, met beperkte verdiepingshoogten en een monumentale gevelstructuur die niet zonder meer belast mag worden.
Dat betekent heel zorgvuldig keuzes maken. “De belangrijkste keuze is misschien wel geweest wat we laten dragen en wat juist niet”, zegt Frank Blokdijk, werkorganisator bij Nico de Bont. “De derde verdieping bouwen we feitelijk over de bestaande verdiepingsvloer heen. Deze nieuwe vloer draagt niet af op de bestaande vloerconstructie, maar op een zelfstandige staalconstructie. De krachtsafdracht verloopt straks via nieuw aangebrachte stalen elementen die zowel verticaal als horizontaal onafhankelijk functioneren van de bestaande hout- en metselwerkconstructies. Daarmee wordt voorkomen dat historische onderdelen onbedoeld belastingsdrager worden.”
Voorafgaand aan de engineeringfase is het gebouw uitgebreid ingemeten met behulp van puntenwolken, gebaseerd op bestaande scans en aanvullende inmetingen door de staalleverancier. “Bij bestaande bouw is maatvastheid geen gegeven”, zegt Blokdijk. “Je hebt te maken met uitbuigende spanten, scheefstand en detailoplossingen die historisch zijn aangepast.” Om betrouwbare berekeningen te kunnen maken, is de verdiepingsvloer eerst grotendeels gestript en zijn houten spanten en kolommen vrijgelegd. Arcadis heeft vervolgens een nauwkeurige scan gemaakt waarvan de point cloud de basis vormde voor het digitale gebouwmodel.
De hoofdbelasting van de nieuwe vloeren wordt afgedragen via stalen hamerstukken die met lijmankers aan de monumentale gevels zijn bevestigd. Deze hamerstukken nemen de verticale lasten uit vloerliggers op en voeren die af naar het dragende metselwerk. “Die gevels zijn fors”, aldus Blokdijk. “We praten hier over gemetselde wanden van circa zeshonderd millimeter dik.” De door Vic Obdam geprefabriceerde hamerstukken zijn mechanisch verankerd met lijmankers, waarbij zowel de draagcapaciteit van het metselwerk als de krachtsverdeling zorgvuldig is doorgerekend. De overgangen tussen staal en metselwerk zijn zodanig gedetailleerd dat directe, stijve koppeling wordt vermeden, om spanningsconcentraties en ongewenste akoestische bruggen te voorkomen. Al het staal dat in aanraking komt met de buitengevels is thermisch verzinkt om het extra te beschermen tegen vocht.
Tijdens het vrijleggen van constructies bleek dat in het verleden op verschillende plekken is ingegrepen, onder meer bij de liften en installaties. Delen van spanten zijn lokaal aangepast of zelfs verwijderd, wat de oorspronkelijke krachtswerking heeft verstoord. In plaats van tijdelijke noodoplossingen is gekozen voor aanvullende staalconstructies – kransen, trekstangen en portaalachtige frames – die de krachtenafdracht opnieuw sluiten. “Staal fungeert hier als correctiemiddel”, legt Blokdijk uit. “Niet om het oude te vervangen, maar om het constructief weer logisch te maken. Digitale modellen, gevoed door de pointclouds, maken het mogelijk om die ingrepen exact te dimensioneren en te positioneren.”
Een belangrijk uitgangspunt in het ontwerp is de akoestische ontkoppeling tussen oud en nieuw. Dat uitgangspunt heeft directe gevolgen voor de constructieve detaillering. Bestaande houten kolommen, die oorspronkelijk doorlopen tot de onderliggende verdiepingen, worden constructief ‘ingesloten’ door nieuw staal en aan de onderzijde afgekort. “Die kolommen mogen geen onderdeel meer zijn van de nieuwe krachtsafdracht”, vervolgt Blokdijk. “Door ze volledig te omklemmen, kunnen we ze onder afzagen zonder verlies van draagvermogen. Zo ontstaat een vloerconstructie die constructief autonoom is, maar geometrisch nauw aansluit op de bestaande structuur.”
Naast eigen gewicht en gebruiksbelasting spelen de installaties een bepalende rol in het ontwerp. In de kapzone wordt een hoge installatiedichtheid gerealiseerd, met luchtbehandelingskasten, kanalen en leidingen die deels op de nieuwe vloeren staan. “Die installaties zijn geen bijzaak”, benadrukt Blokdijk. “Ze bepalen waar staal kan liggen, waar uitsparingen nodig zijn en waar juist moet worden versterkt. De staalconstructie is daarop aangepast met verjongingen, verzonken goten en zorgvuldig gepositioneerde sparingen. In sommige zones worden leidingen niet door, maar langs liggers geleid, waarbij het profiel lokaal is aangepast om doorbuiging en spanningspieken te beperken. Akoestisch worden installaties ontkoppeld via verenpakketten in plaats van elastomeren, omdat het gewicht van de installaties anders onvoldoende kan worden beheerst. Deze veren zijn afgestemd op de belasting en prestatie-eisen en voorzien van mechanische begrenzingen.”
Ook brandveiligheid beïnvloed de constructieve keuzes. Houten spanten en balklagen worden brandwerend gemaakt met coatings, die vooraf zijn getest in combinaties van hout en staal. Naden en gaten groter dan één centimeter worden opgevuld, omdat de coating slechts een beperkte zwelling aankan. “Dat zijn geen esthetische details, maar kritische randvoorwaarden”, aldus Blokdijk.
Naast de permanente constructie is tijdelijk staal noodzakelijk voor steigers en ondersteuningen tijdens de bouw. Sommige hulpconstructies lopen door meerdere verdiepingen heen om veilig te kunnen werken zonder bestaande delen te belasten. Waar mogelijk wordt donorstaal ingezet. “Dat is constructief goed toepasbaar en past binnen onze duurzaamheidsambities”, zegt Blokdijk. Ook bij conservering wordt pragmatisch gewerkt: staal buiten het zicht wordt gecoat met beschikbare restpartijen verf.
Uiteindelijk zijn de complexe staalconstructies in Gebouw J grotendeels onzichtbaar voor de gebruikers. “Staal is hier honderd procent functioneel én onmisbaar”, besluit Blokdijk. “Het maakt nieuwe functies mogelijk zonder het monument te laten meedragen of bezwijken onder hedendaagse eisen. Als wij ons werk goed doen, zie je vooral het gebouw van Peters. De nieuwe constructies doen op de achtergrond gewoon hun werk.”
