Algemene projectomschrijving
Het O|2-gebouw is het nieuwe onderzoek- en onderwijsgebouw van de Vrije Universiteit Amsterdam. Strategisch gelegen aan de Zuidas, als intermediair tussen de universiteit en het VU Medisch Centrum, wordt het gebouw een blikvanger van de vernieuwde campus van de Vrije Universiteit. Het O|2-gebouw is bedoeld voor biomedisch en biochemisch onderwijs en onderzoek. Diverse onderzoeksgroepen van de VU, het VUmc en de UvA die samenwerken aan Human Health and Life Sciences (H2LS), zullen er hun thuis krijgen. De invulling van het O|2 gebouw volgt een andere insteek bij het huisvesten van faculteiten, niet per gebouw maar thematisch; de onderzoeksgroepen van verschillende faculteiten bij elkaar. In totaal zal er 33.000 m2 bruto vloeroppervlak worden gerealiseerd, verdeeld over veertien bouwlagen boven maaiveld. Onder het gebouw bevindt zich een parkeergarage van twee bouwlagen, die reeds in 2010 opgeleverd is.
Beschrijving staalconstructie en/of gebruik van staal
Het constructief ontwerp, en daarmee de functionaliteit van het gebouw, mocht niet lijden onder de kwaliteit van de vorm, met uitgesneden massa. Dit zou ten koste gaan van de opzet en flexibiliteit van de verdiepingen met daarin de kantoren en de laboratoria. Om die reden is gezocht naar een opzet die alléén lokaal tot bijzonderheden leidde. De lokale bijzonderheden zijn uitgevoerd in staal, de rest van het gebouw is zo eenvoudig mogelijk in prefab beton. De stalen bijzonderheden komen op twee plekken in het gebouw voor, namelijk de overgangsconstructies op de begane grond en de staalconstructies in de open gebouwgaten.
De tweelaagse parkeergarage vraagt om een ander stramien dan het labgebouw. Eén gezamenlijk stramien zou ertoe leiden dat één of beide bouwdelen zouden inleveren op functionaliteit, kwaliteit of flexibiliteit. Door op de begane grond een V-vormige overgangsconstructie op te nemen, zijn beide gebouwdelen met het meest optimale stramien uitgevoerd.
Verschilende concepten zijn onderzocht om het bouwvolume boven de gebouwopeningen te ondersteunen. Er moest een constructie komen die, vergelijkbaar met de V-constructies, zowel erboven als eronder het optimale stramien mogelijk maakte. Dat betekende: hetzelfde stramien onder én boven de openingen zonder extra constructies. De oplossing is gevonden door de schuine kolommen die al snel werden omgedoopt tot ‘mikado’s’. Vervolgens is met de architect gezocht naar het aantal en de configuratie. Voor de architect speelde hierbij esthetische overwegingen. Constructief was belangrijk dat er enerzijds voldoende steunpunten waren om de staalconstructie onder de 10e verdiepingsvloer uit standaard profielen te kunnen opbouwen. Anderzijds moest de resultante van de horizontaalkrachten uit de mikado’s zodanig klein zijn dat deze door het stabiliteitssysteem van het gebouw kan worden opgenomen.
Met testen en analyses van veel varianten is een configuratie ontworpen waarbij er in de ene gebouwopening zes mikado’s voorkomen en in de andere opening acht mikado’s, waarbij de horizontaalkrachten een belasting op het stabiliteitssysteem geven van slechts 5% van de windbelasting.
Om de horizontaalkrachten van de verschillende mikado’s in het boven- en ondervlak evenwicht met elkaar te laten maken, zijn in die vloeren stalen frames opgenomen die vervolgens verankerd zijn aan de achterliggende vloerdelen. Deze dragen de belasting af aan de stabiliteitswanden.
Bijzondere aspecten bouwkundig concept / ontwerp
Het O|2-gebouw is ontworpen als een kubus waar op ‘strategische plaatsen’ massa is uitgesneden. Zo ontstaat een ruimtelijke structuur en wordt tegelijkertijd maximaal gebruik gemaakt van het beschikbare perceel. De architect gaat uit van het maximaal haalbare volume op die locatie: ongeveer 60x60x60 m. De hoogte is gedicteerd door de aanvliegroutes van Schiphol. De uitsneden komen samen in het hart van het gebouw, het centrale atrium ofwel het nieuwe meeting point van de VU.
De buitenzijde van de kubus krijgt een glanzend witte, steenachtige huid. Het speciale droogstapelsysteem is hier voor het eerst op deze schaal toegepast: een voegloze droge stapeling van stenen waardoor de buitenhuid extra ventileert, snel droogt, vlot kan worden gebouwd en waarbij geen sprake is van vervuiling of uitbloeden van de voeg en evengoed een monoliete verschijning heeft.
De binnenzijde wordt voorzien van een houten gevel, gebaseerd op een geabstraheerd DNA-patroon. De plintgevel van antracietkleurig natuursteen, vormt de inverse van de lichte kubus erboven.
Bijzondere constructieve slimmigheden / detailleringen
Om risico’s in de prijsvorming en uitvoeringsplanning te verminderen is met de opdrachtgever besloten een heldere en vergaande scheiding tussen ontwerp en uitvoering aan te brengen. De bestekstukken zijn zodanig uitgewerkt dat ze én geschikt zijn voor het zeer nauwkeurig bepalen van de bouwkosten én voor de verdere uitwerking door de aannemer. Royal HaskoningDHV is ontwerpend constructeur, de aannemer neemt de rol van coördinerend constructeur op zich, en schakelt Pieters Bouwtechniek in. Complexe of bepalende onderdelen zijn in de bestekfase uitgewerkt tot niveau uitvoeringsgereed. Specifieke onderdelen, zoals de mikado-kolommen en V-constructies, werden zelfs uitgewerkt tot en met de detailengineering.
De V-constructies zijn opgebouwd uit diagonalen (kokerprofielen 600x600 met een wanddikte afhankelijk van de aanwezige belasting) en horizontale trekstaven (HD-profielen) opgenomen in de 1e verdiepingsvloer. De V-constructies zijn onder permanente belasting in evenwicht. Daar waar de belasting op de benen verschilt, zijn de constructies excentrisch, zodat ook deze in evenwicht zijn. De punt van de V is in die gevallen verschoven, tot 1,05 m uit de symmetrielijn. De kleine verschuiving voorkomt enorme horizontale krachten die een symmetrische V in die gevallen zou uitoefenen op de begane grond en 1e verdiepingvloer.
De V’s staan op de begane-grondvloer, die al in de parkeergaragefase is uitgevoerd. De krachten uit de V’s zijn hoog en geconcentreerd. Het was daarom nodig dikke stalen platen in de begane-grondvloer in te storten. Daarbij moest rekening worden gehouden met de scheiding tussen de twee uitvoerende partijen, bijvoorbeeld voor maatonnauwkeurigheden.
Het bovendetail is complex doordat de bouwfase sterk bepalend is voor het ontwerp ervan. Gedurende de bouw loopt de belasting op, waardoor de trekstaaf verlengt. Bij een monoliete verbinding met de 1e verdiepingvloer, kan dit leiden tot ongewenst krachtenverloop en scheurvorming. De V’s zijn daarom gedetailleerd op ongehinderde verlenging. Beide knopen zijn in basisontwerp hetzelfde, met een dikke kopplaat op de diagonale kokerprofielen aan de onderkant van de vloer. De ene knoop is vast verankerd in de vloer en neemt de horizontaalkrachten uit onbalans op. Bij de andere vrije knoop is de kopplaat aan de achterzijde verlengd om oplegging van de vloer buiten de oplegging van de kolom te realiseren, waardoor de staalconstructie vrij kan bewegen ten opzichte van de vloer. Voor de oplegging van de bovenstaande kolom is een stalen, volgebetonneerde doos gemaakt op de kopplaat. De zijkanten van de doos zijn voorzien van teflon zodat deze kan schuiven ten opzichte van de vloer. De achterkant heeft polystyreen dat ingedrukt wordt wanneer het HD-profiel verlengt. Het HD-profiel tussen de beide knopen is tijdens de bouw gespaard van de vloer. Nadat de ruwbouw op hoogte was, en het merendeel van de vervormingen plaatsgevonden had, is de sparing aangestort.
In het onder- en bovendetail van de mikado’s komen veel profielen bijeen in één knoop. In het onderdetail is centraal in de knoop een massief stalen blok van 200 mm dik ontworpen.
Gezien de grote afmeting van de doorgaande HEM 1000-liggers is het bovendetail anders. Hier is het door een speciale configuratie van de aan de liggers gelaste staalplaten mogelijk gemaakt om alle staven aan te sluiten. Doordat de hoeken van de mikado’s overal verschillen, zijn de afmetingen en oriëntatie van de platen telkens anders, maar het principe is overal hetzelfde.
De mikado’s zijn zuivere pendels waarmee momenten in de kolommen worden voorkomen. De beide koppen zijn voorzien van een bol met een straal van 6 m. Aan de onderzijde sluit de bol koud aan op een massief rond van 300 mm, die op het stalen blok is gelasten aan de bovenzijde op een kopplaat aan de zijde van de HEM 1000-ligger. Voor stelruimte is een tussenstuk tussen de bol- en kopplaat opgenomen.
Bijzondere aspecten uitvoering
[Bijzondere aspecten uitvoering]
De begane grond is ontworpen als een open gebied met vrijstaande boxen. De publieke invulling met winkels, horeca en onderwijszalen geven de begane grond betekenis voor de hele campus: voor verblijf, ontmoeting en interactie. De hoge glazen deuren en de natuursteen vloer die van binnen naar buiten loopt, benadrukken het openbare karakter van het gebouw. De grote vloervelden van de verdiepingen daarboven zijn bij uitstek geschikt voor flexibel gebruik als laboratorium, kantoortuin, studiecentrum en/of ontmoetingsruimte. Het centrale atrium verbindt de verdiepingen. De verspringende terrassen in het atrium worden ingericht als verblijfsgebied: voor studie, werk, of ontspanning. Ruime trappen verbinden de diverse niveaus, waardoor een informele routing ontstaat. De terrassen vormen daarmee een uitbreiding van de publieke functie van de begane grond.
Het O|2-gebouw kent een heldere functionele indeling: elke verdieping bestaat uit een west- en een oostvleugel, gescheiden door het atrium. De beide vleugels zijn verdeeld in zones voor laboratoria, kantoren en service. Een netwerk van horizontale en verticale verbindingsroutes koppelt alle functies. Langs dat netwerk liggen ontmoetingsplekken, waarmee het gebouw faciliteert waarvoor het is ontworpen; optimale interactie tussen gebruikers om maximale ontmoeting en kennisuitwisseling mogelijk te maken.
Het interieur is opgezet rondom het Smart@work-concept; de nieuwe manier van werken aan de Vrije Universiteit, waarbij wordt uitgegaan van activiteit gerelateerde werkplekken. In het gebouw is tevens rekening gehouden met steeds veranderende onderzoeksprogramma’s, door flexibele, universele laboratorium modules in een vast stramien te ontwerpen, die naar wens geschakeld kunnen worden. In de beleving van het interieur zijn aanraakbaarheid en continuïteit de belangrijkste thema’s. Het aantal materialen en kleuren is bewust beperkt gehouden; lichte en moderne tinten maken het gebouw helder en leesbaar. Kleur wordt gebruikt voor de bijzondere functies: in de volumes op de begane grond, in de kernen, in het meubilair. Het gebouw wordt voorzien van een geavanceerd communicatiesysteem, bestaande uit interactieve informatievoorzieningen en gelaagde digitale way-finding. Zo zal het atrium worden uitgerust met een levensgroot LED-beeldscherm.
Bijzondere functionele aspecten van het bouwwerk
De mikado-kolommen zijn om kosten en tijd te besparen gemonteerd zonder gebruikelijke hulpconstructies en steigers. Daarvoor in de plaats zijn de geprefabriceerde schuine kolommen (±6 ton per stuk) aangebracht met de torenkraan, een mobiele kraan en een hoogwerker. De belangrijkste voorwaarde bij de werkzaamheden is (buig)spanningsvrij monteren om onbedoelde krachten en momenten (door montage en eigen gewicht van de staalconstructie) in het raamwerk te voorkomen. Daartoe is door het staalconstructiebedrijf en de coördinerend constructeur een volledig montageplan (in 88 pagina’s) uitgewerkt. Alle montagestappen zijn nauwkeurig berekend en uitgetekend. Een belangrijk streven was om zo snel mogelijk tot stabiele driehoeken te komen, waarmee extra hulpmateriaal wordt vermeden. De mikado’s onder de ‘kleine hap’ vergen de meeste aandacht, omdat de configuratie van deze mikado’s en de indeling van de stalen overgangsconstructies op de 10e verdieping pas na meerdere stappen tot een eigen, stijve driehoek komt. Daarom is eerst de meest logische HEM 1000 geplaatst met een strategisch ophangpunt van de torenkraan, om de overspanning van de onderslagbalk (en buigspanning door het eigen gewicht) niet te groot te laten worden. Vervolgens is de mikado eronder geplaatst. Hierdoor wordt de ligger belast met ongewenste buigspanning in de zwakke as. Daarom is de ligger tijdelijk bevestigd (met spankabels) aan de bollenplaatvoer. De hoogwerker is door de torenkraan op speciaal hulpstaal in aangewezen zones op de vloer van het 5e niveau getild. Omdat de mikado’s schuin staan, werkt hun ondersteuning (voor de bovenbouw) als een veer. Op bepaalde locaties zakt de kolom 3-4 cm door, waardoor de bovenbouw navenant mee zakt. Dat is constructief geen bezwaar; het zettingsverschil aan de bovenzijde is verholpen door de verdiepingsvloeren hoger te stellen (de opleglip van de vloer is schuin in de hoogte oplopend gelast tegen de liggers). Door zakking van de liggers en mikado’s komen de vloeren zodoende nagenoeg vlak te liggen na gereedkomen van de ruwbouw.
Duurzaamheid
De onderzoeksmethoden en –technieken, maar ook onderzoekorganisaties vernieuwen en verbeteren zich continu in hoog tempo. Dat vraagt om gebouwen die de flexibiliteit hebben zich aan te passen. Ze dienen niet alleen te passen bij de stand van de techniek en de organisatie van vandaag, maar net zo geschikt te zijn voor die van morgen en overmorgen. In het gebouw is daar rekening mee gehouden door flexibele, universele laboratorium modules in een vast stramien te ontwerpen, die naar wens geschakeld kunnen worden.
Voor het nieuwe O|2 gebouw zijn constructieve drager, installaties en afbouw daarom van elkaar gescheiden, zodat aanpassingen in de toekomst eenvoudig te realiseren zijn.
De levensduurbestendigheid van de constructie komt onder andere tot uiting in de volgende onderdelen.
• Stabiliteitswanden bevinden zich in de gevel. Hierdoor zijn er geen dragende wanden/kernen in de plattegrond. Voordelen hiervan zijn dat de plattegronden vrij indeelbaar zijn en ter plaatse van de installatieschachten rondom vrij uitgetreden kan worden.
• In de vloeren zijn zones opgenomen ten behoeve van toekomstige kanalen/leidingen. Zo zijn er gebieden van 700x700 mm die in de toekomst volledig gespaard kunnen worden en zijn er gebieden waarin sparingen tot rond 150 geboord kunnen worden.
• Kanaalplaatvloeren worden ondersteund door betonnen balken en stalen liggers. Daar waar maximale vrije doorgang boven plafond benodigd is, worden geïntegreerde stalen liggers toegepast. Daar waar minder vrije doorgang nu en in de toekomst voldoende is, worden goedkopere betonnen balken toegepast.
• Zones in het gebouw zijn voorbereid op een eventueel toekomstige zware functie zoals archief, magazijn of ruimte met zware apparatuur.
Materiaalgebruik (efficiëntie)
In het constructief ontwerp is er bewust omgegaan met materiaalgebruik. Dit komt onder andere tot uiting in de volgende onderdelen.
• Prefab kolommen worden van onder in het gebouw naar boven toe verjongd, gebaseerd op de aanwezige belasting.
• Vloeren worden voorzien van gevlinderde druklaag, waardoor afwerkvloeren niet toegepast hoeven te worden.
• In de detaillering van de mikado-kolommen zijn de aansluitingen als zuivere scharnieren ontworpen. Hierdoor worden de kolommen niet op buiging belast, waardoor deze met minimaal materiaal uitgevoerd kunnen worden.
• De HEM 1000-liggers boven de mikado’s hebben in de zwaarst belaste doorsnede onvoldoende capaciteit. In plaats van zwaardere profielen toe te passen, is het profiel lokaal versterkt met staalplaten.
Energiegebruik en verbruik tijdens bouw en gebruik
Voor de verwarming en koeling is het gebouw aangesloten op lange-termijnenergieopslag in de bodem. Middels een warmtepompsysteem wordt zowel warmte als koude opgeslagen in de bodem en kan dat benut wanneer daar behoefte aan is. De installatie waarmee warmte en koude geleverd wordt, wordt geëxploiteerd door de energieleverancier en voedt meer gebouwen langs de Zuidas, waaronder het O|2-gebouw.
Daarnaast zijn andere maatregelen toegepast om het energiegebruik tijdens het gebruik te reduceren. Het betreft warmteterugwinning uit ventilatielucht, toerengeregelde ventilatoren en variabele luchtdebietregelingen om de ventilatiehoeveelheid af te stemmen op het gebruik. Toerengeregelde pompen, waterbesparende voorzieningen op het sanitair, laag temperatuurverwarming en hoog temperatuur koeling, lage druk adiabatische bevochtiging, daglicht afhankelijk geregelde verlichting met afwezigheidsdetectie en armaturen met hoog rendement.
Tevens worden de energiestromen gemeten en gemonitord om het energieverbruik inzichtelijk te maken. Hierdoor is men zich bewust van het energieverbruik en kan daarop gestuurd worden, wanneer deze hoger is dan nodig is.
Mate van overlast (bouwwerkzaamheden) voor mens en dier
Het O|2-gebouw is aangemeld bij de stichting Bewuste Bouwers. Deelnemende bouwplaatsen committeren zich aan de vijf pijlers van Bewuste Bouwers: bewust, veilig, verzorgd, milieu en sociaal.
• Bewust: Omwonenden, ook bedrijven, zijn voor aanvang van en tijdens de bouw over de bouwwerkzaamheden geïnformeerd. Klachten en verzoeken worden snel en professioneel afgehandeld.
• Veilig: Geen enkele bouwactiviteit mag een onaanvaardbaar risico vormen voor de veiligheid van medewerkers, bezoekers en het publiek.
• Verzorgd: Bouwmaterialen zijn opgeruimd, opgestapeld en waar nodig afgedekt. Vuil en stof worden geminimaliseerd.
• Milieu: Bewuste Bouwers hebben oog voor afvalmanagement en energiebesparing.
• Sociaal: Zij stellen zich correct en professioneel op naar het publiek. Bewuste Bouwers zorgen goed voor hun medewerkers.
Met name in een stedelijke omgeving kan een bouwplaats voor veel overlast en verkeershinder zorgen. Bewuste Bouwers realiseren zich dat en trachten overlast te voorkomen of te beperken.
Innovaties op product-, concept- en bouwniveau
