C30 Shell

In 1916 werd de eerste steen gelegd voor het hoofdkantoor van de Bataafse Petroleum Maatschappij (BPM), een van de voorlopers van Shell. Aan de Carel van Bylandtlaan 30 verrees een statig kantoorgebouw die qua stijl herinneringen opriep aan de Hollandse architectuur uit de 16de en 17de eeuw. Hoewel de klassieke façade anders deed vermoeden, was het kantoor van binnen, voor die tijd, hypermodern.

In 2020 ondergaat het complex, inmiddels Shell’s hoofdkantoor, een grootschalige renovatie onder leiding van hoofdaannemer De Vries en Verburg Bouw. Net als een eeuw geleden wordt ook in deze renovatie een brug geslagen tussen oud en nieuw.

Octatube is uitgenodigd om, als onderdeel van de renovatie, één van de monumentale binnenplaatsen te overkappen met een gridshell koepeldak. Een uitdagende opgave in zowel engineering, constructie, productie als montage. Zo mogen we geen horizontale krachten loodrecht op de gevels van de binnentuin afdragen. Daarnaast zijn de verbindingen in de constructie niet momentvast, maar ook niet scharnierend. In een vroeg stadium een integrale, multidisciplinaire werkwijze introduceren stelt ons in staat deze uitdagingen aan te gaan.

Geometrie
Alle onderdelen en hoeken in deze gridshell zijn uniek, middels parametrisch ontwerpen hebben we de geometrie bepaald. We hebben eenzelfde principe als voor de Diamantbeurs toegepast. De kennis en ervaring die we in dat project hebben opgedaan, hebben we voor het C30-gebouw opnieuw in kunnen zetten.

De koepel bestaat uit een dubbelgekromd stalen grid van ca. 30x30 meter. Het grid wordt bekleed met koud getordeerde glaspanelen, elk paneel een unieke parallellogram. Met behulp van Grasshopper hebben we geprobeerd om de torsie in het glas zo klein mogelijk te houden. Tegelijkertijd wilden we de glaspanelen zo groot mogelijk houden zodat het dak zo licht en transparant mogelijk zou ogen.

File-to-factory
De staalconstructie is opgebouwd uit een randbalk van kokerprofielen waartussen een grid van lichte kokerprofielen het gebogen dak vormt. Elk profiel heeft een andere lengte en hoek.

Daarom hebben we, net zoals in het Diamantbeurs project, ook voor het C30-gebouw een file-to-factory methode geïmplementeerd. Middels een script werd de data van de profielen naar de lasersnijder gestuurd. De snede van de unieke hoeken kon zo exact ingesteld worden en ook lasvoorschuiningen werden meegenomen. Buislaseren, in plaats van zagen, waarborgt een juiste maatvoering en resulteert uiteindelijk in een efficiëntere en sneller te bouwen constructie.

Pre-fabricage
Een dak wat uit zoveel unieke onderdelen bestaat gaan we het liefst prefabriceren. Iris Rombouts, projectmanager: “Door prefabricage kunnen we goed controle houden op de maatvoering en hebben we zicht op eventuele vervormingen die een kritische rol kunnen spelen in de montage.” De constructie is opgedeeld in diverse ladderframes, welke we in onze fabriek in Delft produceren. Iris: “We steken veel tijd in het samenstellen van de frames, het is echt handwerk. Uiteindelijk zorgen we ervoor dat het op de bouw precies in elkaar past.”

Stijfheid bepalen
Jort Winkel, constructeur: “Mijn grootste uitdaging was het onder controle krijgen van de stijfheid.” De verbindingen in de constructie zijn niet momentvast, maar ook niet scharnierend. De stijfheid daar tussenin is bepalend voor hoe de krachten verdeeld worden over het dak en hoe alle aansluitingen eruit komen te zien: of ze sterk genoeg zijn en of ze de juist stijfheid meegeven. Ook de vervormingen van het dak hebben we daarin moeten bekijken. Jort: “Normaal maken we één model, maar voor dit project heb ik twee modellen gemaakt om de grenzen vast te stellen: waarin de één een ondergrens in de stijfheid representeert (en het dak dus veel vervormt) en de ander een bovengrens in stijfheid. Met die twee modellen samen kon ik ondervangen dat het constructief voldoet.”

Het dak zou je kunnen zien als een vergiet, waarin de rand de rest van de kromming van het dak samenhoudt. Er zitten echter drie torentjes in het dak, die ervoor zorgen dat de rand onderbroken wordt en dus aan stijfheid inlevert. We gebruiken onderspanningskabels om de randen bij elkaar te houden. De lengte en voorspanning van deze kabels luistert heel nauw, het krachtenspel moet overeenkomen met hoe het in de rekenmodellen voorkomt.

De kabels bestaan uit meerdere delen die aan elkaar vast worden gemaakt. Als je hier een paar millimeter afwijkt komen er heel andere krachten. De kabels worden verticaal opgehangen aan het dak zelf en ook daarin gaat kracht verloren: we moeten ze dus extra strak aandraaien. Dit zijn kritische punten die we voor de montage al moeten ondervangen. Het is een nauwkeurig, constructief spel.

Montage
Omdat we geen horizontale reactiekrachten loodrecht op de gevels van de binnentuin kunnen afdragen, is de vergietwerking van het dak belangrijk. Om die te optimaliseren komt het aan op de volgorde van de opbouw van het dak. Eerst gaan de randen erin, dan de onderspanningskabels en van daaruit bouwen we de hoeken en overige frames op. De ladderframes zijn onderverdeeld in verschillende categorieën.

Uiteindelijk blijft er in het midden een vierkant over, die als laatste wordt opgebouwd. Hierin komt een bijzonder aspect van deze dakconstructie kijken. We kunnen tijdens de montage namelijk niet afsteunen op de steiger, daarom werkt het laatste deel als een reciprocal frame. De vier ladderframes steunen op elkaar af en maken het dak dicht. Om dit laatste frame te plaatsen werken we met twee hijskranen.

Integrale manier van werken
Terwijl we het ontwerp van de architect technisch uitwerken, zetten we meteen een paar stappen vooruit: welke framemaat kunnen we produceren, hoe gaan we transporteren en hoe moet het ingehesen worden?

Het werpt vruchten af door in een vroeg stadium al met engineer, constructeur én monteur om tafel te zitten om deze vragen te bespreken. De wisselwerking tussen de verschillende disciplines is waardevol en resulteert in een efficiënte manier van werken. We optimaliseren het ontwerp en daarmee bijvoorbeeld meteen ook materiaalgebruik en tijd op de bouw.