Algemene projectomschrijving
Rotterdam is met het Timmerhuis een karakteristiek gebouw en een ongekende staalconstructie rijker. Het Timmerhuis heeft het leven teruggebracht naar de plek waar na WO II de wederopbouw van Rotterdam werd aangestuurd. Door een combinatie van innovatieve nieuwbouw en monumentale oudbouw worden het verleden en de toekomst van de stad verbonden. Door dit ontwerp te kiezen, bevestigt Rotterdam opnieuw haar status als architectuurstad. Door nieuwe bewoners, bezoekers en functies te trekken, geeft het Timmerhuis bovendien een nieuwe impuls aan de Rotterdamse binnenstad.
Onderdeel van het complex is het L-vormige, voormalige Stadstimmerhuis, een gemeentelijk monument gebouwd rond 1953. Het is geheel gerenoveerd en opgenomen in de nieuwbouw. Het bruto vloeroppervlak van het Timmerhuis bedraagt circa 48.000 m2.
Beschrijving staalconstructie en/of gebruik van staal
De complete draagconstructie boven de kelder is gemaakt van een staalskelet met staalplaat-betonvloeren. Deze staalconstructie maakt grote uitkragingen mogelijk, met instandhouding van de vrije indeelbaarheid. De staalplaat-betonvloeren zijn als optimale optie uit een variantenstudie gekomen. Met name vanwege de eenvoud, het lichte eigengewicht en de snelheid van (stempelvrije) montage. Voor het staalskelet zijn vele constructieve optimalisaties onderzocht, waarbij ook de noodzaak van de beperkt aanwezige kolommen, de uitkragingen en grote overspanningen ter discussie hebben gestaan. Voor het ontwerpteam en opdrachtgever is de vrije indeelbaarheid en de transparante uitstraling van het straatniveau uiteindelijk doorslaggevend geweest in de vormstudie. In het vervolgtraject is het staalskelet geoptimaliseerd met behoud van grote overspanningen en uitkragingen, waarbij de oorspronkelijk als in beton ontworpen kernen zijn omgezet naar staalconstructie. Waar mogelijk zijn diagonalen aan het skelet toegevoegd die tegelijkertijd het staalverbruik optimaliseren. Tevens zijn de kolommen in de dichte kernen zodanig verschoven dat er een perfecte balans in de bovenbouw ontstaat en er geen onnodige excentrische belasting is.
Bijzondere aspecten bouwkundig concept / ontwerp
De ‘zwevende wolk’ van glas wordt overeind gehouden door de robuuste staalconstructie van 3.850 ton staal, die uiteindelijk slechts op kolommen in de twee kernen voor liften en trappenhuizen steunt. Grote overspanningen en verspringende bouwdelen zijn typerend voor dit gebouw. De grootste uitkragingen bedragen op het verste punt ruim 20 m. De vrije overspanning tussen de kolommen in de centrale hal is tevens ruim 20 m. Vanaf de begane-grondvloer tot het dak is de draagconstructie uitgevoerd in staal. Er zijn vierendeelconstructies toegepast in één richting van het gebouw. In de andere richting zijn de constructies versterkt met diagonalen zodat vakwerken ontstonden. Vierendeelconstructies hebben als voordeel dat er geen diagonale constructies toegepast worden die een obstakel in de plattegrond zouden zijn. Ze zijn echter relatief duur doordat er veel staal nodig is om de krachten te dragen. Daarom heeft de combinatie met vakwerken geleid tot een optimum van vrije plattegronden met een economisch staalskelet.
De grootste kolommen zijn uit staalplaten samengesteld en zijn 0,5x1,0 m, maar er is zoveel mogelijk gebruik gemaakt van standaard walsprofielen. De toegepaste staalsoort is in het algemeen S355.
Aangezien de staalconstructie grotendeels bestaat uit uitkragende vierendeelconstructies is veelal de stijfheid maatgevend geweest bij de bepaling van liggerafmetingen. Hierdoor is extra capaciteit aanwezig voor robuuste momentvaste verbindingen en een tweede draagweg. De staalconstructie is erop berekend dat deze veilig overeind blijft staan wanneer een van de kolommen, een ligger of een van de diagonalen bij een calamiteit zou wegvallen. De hoofddraagconstructie is op de meeste plaatsen zichtwerk, waardoor deze zijn voorzien van een brandwerende coating.
Onder de staalconstructie is een parkeerkelder van één verdieping gemaakt van beton. De parkeerkelder steekt aan de zijde van het Raamplein buiten het gebouw uit. Voor de kelder is een bouwkuip gemaakt met permanente stalen damwanden en een tijdelijk stempelraam, welke voor aanvang van de bouw gebruikt is om archeologisch onderzoek te doen. Onder de kelder zijn grote betonnen poeren gemaakt om de extreem hoge krachten uit de hoogbouw te funderen op Fundex-groutinjectie funderingspalen. Speciaal aandachtspunt was de afstemming van de positie van de nieuwe paalfundering tussen de aanwezige bestaande palen uit de vorige bebouwing.
Bijzondere constructieve slimmigheden / detailleringen
Samen met het ontwerpteam van Heijmans en de (staal)leverancier CSM is veel aandacht besteed aan het vervormingsgedrag van de constructie en de maakbaarheid. Er zijn speciale details ontwikkeld waarin de verwachtte vervormingen kunnen optreden zonder dat er schade aan de constructie en glazen gevels ontstaat. De aansluiting tussen het bestaande monument en de ‘bewegende’ nieuwbouw betrof bijvoorbeeld een belangrijk aandachtspunt. Hier zijn dilataties met een bewegingsvrijheid van meer dan 50 mm (verticaal en horizontaal) gemaakt door slimme ‘wiebelstukken’ te maken. Met name de detaillering van de bovenaansluiting van de gevel aan de straatzijde, die op de keldervloer steunt, heeft veel aandacht gekregen. De uitkragingen kunnen hier tot 50 mm neerwaarts zakken bij maximale vloerbelastingen en wind. De gevel is horizontaal tegen de verdiepingvloer gesteund, echter kan deze niet stuk worden gedrukt bij een vervorming van de bovenbouw.
Om de doorlooptijd te optimaliseren, is na het realiseren van de staalconstructie op de zesde verdieping alvast begonnen met de montage van de gevels. De gevelelementen van 3,6 m breed hangen op twee punten op en kunnen in de onderlinge verticale voegen vrij schuiven. Er is onderzocht hoeveel de achterliggende staalconstructie na montage mocht vervormen om lekkage en schade in de gevel te voorkomen. Een aandachtspunt was dat de exacte vervorming van het staalskelet voorafgaand aan de montage moeilijk te voorspellen was. Daarom waren er grote stelmogelijkheden nodig in de verankering van de gevels, waarvoor speciale ophangdetails zijn ontwikkeld met lange draadeinden.
Een van de speerpunten in het constructieve ontwerp was de benodigde hoeveelheid staal voor het ontwerp. Om maximale stijfheid van de profielen te kunnen benutten, zonder overmatig gebruik van staal, zijn er profielen samengesteld. In de vakwerken zijn veelal HD-profielen toegepast (ideaal wanneer deze op normaalkracht worden belast). Maar waar de profielen als buigligger fungeren (bij de kolommen en liggers van de vierendeelconstructies) zijn hogere profielen gemaakt met de optimale sterkte-stijfheidverhouding. Zo is overal de beschikbare constructiehoogte optimaal benut. Om deze reden is er ook voor gekozen het kanalentracé voor de installaties door de staalprofielen heen te steken. De sparingen hiervoor zijn uitgebreid berekend en het bleek efficiënter om de kanalen door de liggers te steken, in plaats van eronderdoor, en minder hoogte voor constructie of programma te gebruiken.
Bijzondere aspecten uitvoering
De hoofdaannemer en staalleverancier hebben in overleg met de hoofdconstructeur de montagewijze van het skelet bepaald. Het skelet is opgebouwd uit zo groot mogelijke onderdelen zodat in de fabriek gelast kon worden en laswerk op locatie beperkt werd. Het skelet is vanuit de kernen opgebouwd, waarna de uitkragende vierendeelconstructies hier evenwichtig aan zijn opgehangen. In de constructies zijn tijdelijke diagonalen toegepast zodat de uitkragende elementen (ligger met gedeelde kolom) exact op hoogte konden worden opgehangen en de knoopverbindingen op het werk konden worden afgelast.
Met bovenstaande werkwijze zijn er alsnog zware knopen in het werk gelast. Hiervoor zijn ervaren en gespecialiseerde lassers ingezet, die vanuit hoogwerkers soms dagen achtereen aan de zware knopen hebben gelast. Aan de montage is geen steigerwerk te pas gekomen dankzij een doordachte montagewijze. Tijdens de uitvoering zijn de vervormingen van het staalskelet gemonitord met hoogtemetingen. De gemeten vervormingen werden continu vergeleken met de theoretisch berekende waarden uit de rekenmodellen, zodat bij onverwachte zakkingen ingegrepen kon worden. De zakkingen waren theoretisch moeilijk in te schatten doordat dwarskrachtvervormingen, verbindingsslip, modelonnauwkeurigheden en thermische vervormingen eigenlijk niet exact te voorspellen zijn. Hiervoor zijn er inschattingen gemaakt. De metingen hebben uiteindelijke de theoretische waarde nagenoeg benaderd. De complete staalconstructie is in 36 weken gemonteerd, afgelast, staalplaat-betonvloeren gelegd en afgestort.
De staalconstructie is berekend met 3D-rekensoftware Robot. In dit rekenmodel zijn de optimalisaties onderzocht en is de constructie beoordeeld bij calamiteiten (tweede draagweg modellen). Met deze hoofdberekeningen heeft SBE, het ingenieursbureau dat met CSM de detailberekeningen heeft gemaakt, de berekeningen van lasverbindingen en boutverbindingen gemaakt.
Bijzondere functionele aspecten van het bouwwerk
Op de begane grond vindt het publiek winkels, horeca en vanaf begin 2016 ook Museum Rotterdam, dat het verhaal vertelt van Rotterdam en haar inwoners. Op de eerste tot en met de vijfde verdieping werken circa 1.800 ambtenaren van de gemeente Rotterdam. De zesde tot en met de veertiende verdieping bieden ruimte aan 84 appartementen met ruime dakterrassen. Op straatniveau zorgt de markante staalconstructie voor een royale open ruimte. Dit is het middelpunt van het complex, de centrale hal, een tussenliggend gebied dat een actieve betrokkenheid stimuleert tussen het Timmerhuis en de stad.
Duurzaamheid
Het Timmerhuis heeft het BREEAM certificaat met een score van 75,1% behaald. Dat betekent vier sterren en het label ‘Excellent’. Uniek voor een multifunctioneel gebouw met woningen, kantoren en retail. Ter illustratie, op dit moment zijn er in Nederland slechts 44 gebouwen gerealiseerd met 4 of 5 sterren. Een fractie van de totale bebouwing. BREEAM is een keurmerk voor de duurzaamheid van een gebouw en gaat uit van negen onderwerpen waarin de duurzaamheid van een gebouw wordt uitgedrukt: management, gezondheid, energie, transport, water, materialen, afval, landgebruik en ecologie, en vervuiling.
Binnen deze onderwerpen is ook aandacht voor de levensduurbestendigheid van het gebouw. Een voorbeeld hiervan is dat er op verschillende fasen van het ontwerpproces een levenscycluskostenanalyse is gemaakt, waarbij het ontwerp is geoptimaliseerd op de basis van de uitkomsten van de LCA. Dit houdt in dat er bij ontwerpkeuzen de afweging is gemaakt welke oplossing de meeste meerwaarde biedt op de levensduur van 50 jaar. Hierin is bijvoorbeeld de keuze voor een stalen draagstructuur afgewogen tegen een betonnen constructie.
De kantoorverdiepingen van het gebouw zijn zo ontworpen dat deze flexibel indeelbaar zijn, waardoor het gebouw mee kan transformeren met de wensen van de gebruiker. Door de staalconstructie worden grote ruimtes gecreëerd, de vloeren zijn berekend op een grote belasting en de installaties zijn gemakkelijk bereikbaar. Daarnaast zijn er op productniveau keuzes gemaakt voor robuuste materialen die lang mee gaan en relatief weinig onderhoud vergen. Voorbeelden hiervan zijn stoot- en slijtvaste materialen in de gebieden waar veel verkeer is, in het bijzonder de expeditieruimten. Hier zijn de muren afgewerkt met een stootstrip van hergebruikt hout.
Een BREEAM-keurmerk maakt een gebouw per definitie levensduurbestendig(er), aangezien uit onderzoek is gebleken dat gebouwen lagere operationele kosten hebben, hogere restwaarde hebben, gemakkelijker te verhuren zijn en een hogere productiviteit voor de gebruikers hebben. Dit alles maakt een gebouw aantrekkelijker voor zowel de gebruiker als de belegger. Hierdoor wordt de economische en technische levensduur van een gebouw verlengd.
Materiaalgebruik (efficiëntie)
Bij het Timmerhuis is er veel aandacht geweest voor duurzaam materiaalgebruik. Eigenlijk begint het al bij het behoud van het monumentale Stadstimmerhuis en integratie hiervan in het ontwerp. Los van de cultuurhistorische waarde worden hier veel materialen hoogwaardig hergebruikt. Los hiervan, is er op meerder manieren invulling gegeven aan het onderwerp duurzaam materiaalgebruik. Allereerst zijn er in het ontwerp optimalisaties uitgevoerd. Deze hebben zich enerzijds gericht op de staalconstructie en de hoeveelheid toe te passen staal, maar ook op een efficiëntere uitvoeringswijze, door lichte stempelvrije staalplaat-betonvloeren toe te passen. Anderzijds zijn in de uitwerking van het ontwerp verschillende afwegingen gemaakt, mede op basis van de milieu-impact van de materialen. Voorbeelden hiervan zijn de houtskeletbouw in de kernen en een dakbedekking waarbij de hoeveelheid bitumen aanzienlijk is beperkt. Beide opties gaven een verbetering in de milieuschaduwprijs, op basis van de LCA’s die in de Nationale Milieudatabase zijn opgenomen.
Daarnaast is er veel aandacht geweest voor de verantwoorde herkomst van de toegepaste materialen, met als resultaat dat meer dan 95% van de materialen een aantoonbaar verantwoorde herkomst heeft. Dit houdt in dat bij de inkoop van materialen het hebben van een milieumanagementcertificaat als ISO 14001 als bindende eis heeft opgelegd. En dat gaat verder terug in de keten dan alleen de leverancier zelf, deze eisen werden ook gesteld aan de producenten van de grondstoffen van deze leverancier. Dat betekent in het geval van beton dat niet alleen de leverancier van de betonmortel ISO 14001 gecertificeerd moet zijn, maar ook de producenten van het cement, grind en zand dat nodig is om het beton te maken. Hiermee heeft het project een aanzienlijke impact gehad op de verduurzaming van de keten. Ook is er alleen duurzaam, gecertificeerd hout toegepast bij het Timmerhuis. Certificaten als FSC en PEFC zijn voorbeeld van ‘chain of custody’ certificaten: de herkomst van het hout is terug te herleiden tot en met het bos.
Tenslotte is gedurende de uitvoeringsfase ingezet op vergaande afvalscheiding op de bouwplaats. Er zijn twaalf verschillende afvalstromen gescheiden ingezameld op de bouwplaats, waardoor het nuttig hergebruiken van deze reststromen wordt bevorderd. De scheidingspercentages en hoeveelheden afval zijn tijdens de bouw actief gemonitord en hierop zijn beheersacties uitgevoerd. Dit alles heeft geresulteerd in een ongekend hoog hergebruikpercentage van maar liefst 97%.
Energiegebruik en verbruik tijdens bouw en gebruik
Het Timmerhuis is een zeer energiezuinig gebouw. Het bereiken van de hoge energieprestatie wordt door meerdere maatregelen bereikt. Zo zorgt de warmte-koude-opslag voor koeling in de zomer en verwarming in de winter. Daarnaast is de gevel bijzonder goed geïsoleerd, door onder andere met triple glas. Verder is het gebouw uitgerust met efficiënte systemen, zoals energiezuinige liften, energiezuinige (led)verlichting. De effectiviteit van deze maatregelen is bij oplevering gecontroleerd en aangetoond door een thermografisch onderzoek van de gevel. Het vermelden waard zijn de oplaadpunten voor elektrische auto’s in de parkeergarage en de elektrische poule-auto’s waar bewoners en kantoorgebruikers gebruik van kunnen maken. Deze worden opgeladen door groene stroom, waardoor de CO2-uitstoot maximaal wordt beperkt.
Mate van overlast (bouwwerkzaamheden) voor mens en dier
Het bouwen van een dergelijk project in een kritisch gebied als de binnenstad van een grote stad zorgt per definitie voor uitdagingen. Hinder naar de omgeving is soms simpelweg niet te voorkomen, maar door het inzetten van een omgevingsmanager zijn de bewoners en ondernemers uit de buurt nauwgezet op de hoogte gehouden. Doordat mensen op de hoogte worden gehouden en er bij inspraakavonden naar hun wordt geluisterd, ontstaat er wederzijds begrip voor elkaars situatie en wordt overlast beperkt.
Specifieke maatregelen die zijn genomen om de overlast tijdens de uitvoering te beperken, zijn het ‘drukken in plaats van trillen’ van de stalen damwanden, het trillingsvrij aanbrengen van de geschroefde funderingspalen en het beperken van transporthinder door de grote stalen elementen toe te passen.
Er is ook rekening gehouden met de ecologie van de locatie. Gedurende de bouw is er toezicht gehouden door een ecoloog. Het opgeleverde gebouw kent meerdere maatregelen die de ecologische potentie vergroten: een aanzienlijke vleermuiskast in het dak van het monument, nestgelegenheden voor gierzwaluwen onder de dakrand van het monument en groene daken waardoor een habitat wordt gecreëerd alsmede een waterbuffercapaciteit die het riool ontlast bij hevige buien.
Innovaties op product-, concept- en bouwniveau
Volledig 3D uitgewerkt en rekenkundig geoptimaliseerd. BREEAM Excellent **** met een score van 75,1%. Uniek voor een multifunctioneel gebouw met de functies kantoren, winkels en wonen. Op iedere afzonderlijke functie is >70% (excellent gescoord).
