Een berg bouwen in Nederland is geen sinecure. Belangrijk om daadwerkelijk kans te maken op realisatie is het beperken van het gewicht en de fundering. Licht genoeg om niet weg te zakken in onze drassige deltagrond, maar groot genoeg voor commerciële functies die het verhaal gaan bekostigen. Voor de oplossing bleven we dicht bij onze inspiratiebron: de festivaltent. Met torens als tentmasten en kabels als scheerlijnen tussen de gebouwen die het bergoppervlak zullen vormen. De laagste gebouwen zijn onze haringen die de kabels spannen. Zo hebben we niet alleen een stevig maar ook licht gebouw, met zijn bergvormige groene buitenruimte.

Door: Diederik Veenendaal, Stijn van Pelt, Rodney Kastelan en Derek van den Berg
Video animatie: Summum Engineering

Belang van de constructieve haalbaarheid

Na de eerste publicatie van De Rotterdams Berg hadden kritische lezers al direct een paar beren op de weg gespot. Een belangrijk vraagteken was natuurlijk de constructieve haalbaarheid van ons plan. Niet de minste partijen hebben zich er bij eerdere pogingen al in verslikt. En niet zonder reden. Een berg bestaat uit een gigantische hoeveelheid grond, die een onvoorstelbare hoeveelheid gewicht met zich meedraagt waar onze sponzige achtertuin niet goed tegen kan. Gevolg, de omringende ruimte rondom de berg zou tientallen meters kunnen verzakken. Een modern Thunderbird eiland met James Bond achtige inkepingen voor commerciële functies kan zodoende nooit gerealiseerd worden. Los van de financiën.

Onze constructie moet in beginsel dus zo min mogelijk daadwerkelijke massa herbergen. Hoe minder druk naar beneden, hoe eerder de berg er kan komen. Het liefst wilden wij een berg met een dunne laag groen als een slim dak over het Terbregseplein heen. Dik en sterk genoeg voor een grondpakket met enkele boompjes en struiken en menselijke belasting. Met her en der plek voor huizen, echt bos of zwaardere functies waardoor de berg echt gaat leven. En ons doel is niet an sich om met de Alpen te concurreren en tot een hoogte van 2 kilometer te komen. Zo hoog als haalbaar is ons uitgangspunt. Al snel komt de referentie van een tent die sterk in de buurt komt van wat wij zoeken. Maar dan in XXXL versie.

Lichaamscellen en tentconstructie als inspiratie

Belangrijke uitdaging was om de torens op het bebouwbare gebied van het Terbregseplein te positioneren. Een fijne kluif voor Diederik Veenendaal van Summum Engineering, die we zover wisten te krijgen om met zijn parametrische ontwerpkennis los te gaan op de Rotterdamse Berg. 

De oplossing bleek een tui constructie tussen torens die als lichaamscellen op elkaar zijn afgestemd. Ideaal om de bouw te kunnen faseren en de krachten die er op de constructie af komen te verdelen. De torens die door deze laag heen prikken vormen ogenschijnlijk gebouwen die op de berg zijn neergezet. In feite zijn het dragers van de berg waarvan een deel boven de berg uitsteekt. Dit levert een gebouw dat nog niet eerder vertoonde hoeveelheden ruimte kan toevoegen aan de rand van de stad zonder daar een gigantische footprint op te eisen. Iets waar onze huidige beleidsbepalers meer naar zouden mogen kijken.

De oplossing bleek een tui constructie tussen torens die als lichaamscellen op elkaar zijn afgestemd. Ideaal om de bouw te kunnen faseren en de krachten die er op de constructie af komen te verdelen.

Video animatie van de constructie van de Rotterdamse Berg

Hoogbouw torens versus getuide masten

Belasting van de grond komt niet alleen door het gewicht van gebruikt materiaal in een hoog gebouw. Belasting van de wind speelt ook een grote rol. Probeer maar eens een lucifer op tafel te zetten en dan om te blazen. Dat wil je met een hoog gebouw liever niet laten gebeuren.

Een conventionele toren is doorgaans beperkt tot een slankheid van 1 op 8. Met andere woorden, de hoogte is achtmaal de breedte aan de voet. Een voorbeeld is de Maastoren op de Kop van Zuid, die met 165 meter het hoogste gebouw van Nederland is. Het hoogste bouwwerk in Nederland is echter de 372 meter hoge Gerbrandytoren uit 1961. Onder de meesten beter bekend als de zendmast in Lopik, die rond de kersttijd ‘s lands grootste kerstboom is.

Zo’n getuide mast kan de windbelastingen veel efficiënter naar de grond toe afdragen, waardoor je een stuk hoger kan bouwen met een kleine fundering. 

Reden voor de veel grotere hoogte van zendmasten zijn de tuidraden: grote kabels die aan de grond bevestigd worden en het geheel stabiliseren. Zo’n getuide mast kan de windbelastingen veel efficiënter naar de grond toe afdragen, waardoor je een stuk hoger kan bouwen met een kleine fundering. Het meest extreme voorbeeld is de Dubai Creek Tower. Naar verwachting zal deze bij voltooiing de 828 meter voorbijstreven – ze doen er nog wat geheimzinnig over – en het record van de Burj Khalifa verbreken.

Wolkenkrabbers met tuidraden

Een getuide hoogbouw toren zou de constructieve efficiëntie van de één, combineren met de functionele mogelijkheden van de ander. Als de inzet voor de hoogte en slankheid wat meer bescheiden is dan in Dubai, dan kunnen de voordelen zich vertalen in een lichtere gebouwconstructie, een transparantere gevel en meer bruikbaar vloeroppervlak. Ideaal voor onze berg! De Rotterdamse Berg bestaat uit meerdere van zulke getuide torens, maar in plaats van ze direct af te spannen naar de grond, worden ze aan elkaar gekoppeld

Kabels als scheerlijnen verankeren de berg

Het bergoppervlak bestaat uit een netwerk aan trekkabels. Hier bovenop komt een tweede draagconstructie met groene begroeiing: gras rond het midden van de overspanningen, zwaarder gewas rondom de torens, en bomen op het dak van enkele torens die ter hoogte van het oppervlak ‘afgeknipt’ worden.

Bij de grootste overspanningen wordt het gewicht verder gereduceerd door koepels van glas, polycarbonaat of ETFE (o.a. bekend van de gevel van de Allianz Arena in München), die ook als lichtzuilen er voor zorgen dat er onder het bergdak aangenaam daglicht naar binnen kan schijnen. Het voorgespannen, dubbelgekromde netwerk draagt de windbelastingen op de berg af als zogeheten membraankrachten: pure trekkrachten in het vlak, zonder buiging. Precies wat wij nodig hebben. 

De toename in verticale belasting op de torens door de voorspanning en gewicht van de berg is gelijk aan drie tot tien verdiepingen. Voordeel is dat deze extra belasting grotendeels gecompenseerd wordt door de lagere impact van wind op de constructie. De wind stroomt langs de glooiingen van de berg, en drukt daarom minder dan het bij conventionele torens zou doen. Onder het bergoppervlak worden de torens namelijk helemaal niet aan wind blootgesteld, waardoor aanzienlijk minder buiging optreedt, met name aan de voet. Als gevolg hiervan bouwen we dus geen lompe zware berg, maar een lichte constructie met ruimte voor commerciële functies. De fundering van deze torens is zodoende niet anders dan normaal. Wel de hoogte en grootte, niet de belasting. Win-win.

Langs de omtrek wordt de berg naar de grond toe afgespannen. Net als bij een tent zou je grondankers, oftewel haringen, nodig hebben. In de funderingstechniek een dure optie. In plaats daarvan maakt de Rotterdamse Berg dankbaar gebruik van de omliggende laagbouw. Deze fungeren als ballastblokken, waardoor ook hier geen bijzondere funderingen vereist zijn. Wat ons betreft zijn de ambities van de gemeente Rotterdam om bij Boszoom en Rotterdam Alexander verder te verdichten daarom van harte welkom. Langs het kabelnet, en over de groendaken van deze laagbouw, daalt men af naar de omliggende wijken van Rotterdam.

Berekenen van de optimale afstand tussen de torens

In een parametrisch rekenmodel worden de onderlinge afstanden tussen de torens geëgaliseerd, om de krachtverdeling van de berg te optimaliseren. Daarna worden hoogte en afmetingen van elke toren bepaald met maximale slankheid als uitgangspunt. Hierna vormt zich een kabelnetwerk op basis van een cellenstructuur, zoals die in de natuur ook voorkomt. Door middel van een zogeheten ‘form-finding’ rekenmethode, wordt vervolgens evenwicht gezocht tussen de gewenste voorspanningen en dakbelastingen, met de bijbehorende dubbelgekromde vorm als resultaat. En dus een sterk belastbaar dak, op een stevig verankerde berg die licht genoeg is voor de Rijnmond delta.

Overal Rotterdamse Bergen, waarom niet?

De flexibele, parametrische opzet staat bliksemsnel herontwerp toe van het concept, afhankelijk van de vorm van het beoogde knooppunt. Omtrek, hoogte, vrij bebouwbare ruimte tussen de bestaande snel- en spoorwegen en het gewenste aantal toren kan naar wens ingetekend worden. De berg wordt opnieuw gegenereerd op basis van de nieuwe ruimtelijke randvoorwaarden en bodem-technische omstandigheden. Op die manier kunnen we bovenop ieder groot verkeersknooppunt een berg bouwen. De ruimtelijke indeling bepaalt de vorm van de berg, dus iedere stad kan een eigen unieke berg ontwerpen. Met daar binnen de 21e eeuw die een plekje verovert in de harten van de stad.

Over constructeur Diederik Veenendaal

Diederik Veenendaal is als constructief ontwerper geïnteresseerd in innovatieve en lichte draagconstructies, parametrisch modelleren, optimalisatie en duurzaamheid.

Hij studeerde civiele techniek aan de TU Delft, werkte als constructeur bij Witteveen+Bos en behaalde een doctoraat in architectuur aan de ETH Zürich. Hij werkte onder meer aan de Noord/Zuidlijn in Amsterdam en het grootste tentdak van Nederland, ijsbaan De Scheg in Deventer. 

Inmiddels is hij onder eigen vlag – Summum Engineering – te vinden in Het Industriegebouw in Rotterdam.

Vervolg

Dit artikel is onderdeel van een reeks. In ieder artikelen zullen wij steeds inzoomen op een onderdeel van de Rotterdamse Berg die een uitdaging vormt, maar ook oplossingen biedt. Hieronder de hele reeks:

Deel 1: Niet polderen maar stapelen in de Rotterdamse Berg
Deel 2: Zo krijgt de Rotterdamse Berg een vederlichte constructie

Volg onze social media kanalen om op de hoogte te blijven van de vorderingen. Zelf bijdragen aan de uitwerking van de berg? Stuur een mail naar info@rotterdamsedromers.nl en geef aan waar je expertise ligt. We komen dan zo spoedig mogelijk bij je terug.