Luifel Stationsplein Utrecht

Spectaculaire luifel voor nieuw stationsplein Utrecht.

Projectomschrijving

Vanaf dit plein, dat de nieuwe entree voor de binnenstad van Utrecht vormt, kunnen voetgangers nu kiezen voor een route door het winkelcentrum, maar ook eromheen richting het Vredenburgplein, of (via het Moreelsepark) richting de Dom. Randvoorwaarde in de opgave was het ontwerpen van een dak of luifel, als droogloop tussen station en winkelcentrum, een gebaar naar de retailexploitant ter compensatie voor het vervallen van de fysieke verbinding. Het centrum van Utrecht, de meest centraal gelegen stad van Nederland, ondergaat een ware transformatie. De volledige stationsomgeving is en wordt op allerlei manieren vernieuwd, onder meer door de realisatie van het nieuw terminalgebouw dat alle modaliteiten van openbaar vervoer in een eenduidig systeem onderbrengt. Daarmee ontstaat een sneller, veiliger en overzichtelijker knooppunt met een grotere capaciteit dat weer klaar is voor de toekomst.
Net zo belangrijk voor de beleving van de stad is echter de ontkoppeling van deze nieuwe terminal van het beroemde winkelcentrum Hoog Catharijne. De afgelopen halve eeuw was het winkelcentrum een bijna verplichte tussenstop voor treinreizigers die het centrum wilden bezoeken.

In het ontwerp van Ector Hoogstad Architecten ontstijgt het dak zijn functionele aanleiding en groeit het uit tot hét beeldmerk van het totale stationsgebied: abstract, vriendelijk en licht. De grootste krant van Nederland, De Telegraaf, noemde het stationsplein daags na de opening 'een iconische selfie-plek'. Niet alleen het beeld is bijzonder. Ook technisch is het dak een hoogstandje. Zeven hoge en ranke stalen kolommen dragen 49 ronde transparante ETFE-kussens, ieder ruim 7 meter in diameter, gevat in een bijzondere stalen constructie.
Door het toepassen van een monocoque-systeem is het dak met zijn bijzondere vorm, grote overspanningen en spannende uitkragingen zeer licht geconstrueerd. Bij een dergelijk systeem komt de sterkte van de constructie direct voort uit de uitwendige vorm. Daardoor blijft het totale gewicht van de constructie relatief laag, gemiddeld slechts 118 kg/m2. Een waar kunststukje in staal.

(Staal)constructie

Het project betreft een stalen dak van 430 ton, op ca. 31 m boven maaiveld, gedragen door 7 ongeschoorde kolommen, die tevens zorgen voor de stabiliteit. Maximale afmetingen (LxB) zijn 68x72 m, de grootste overspanning meet 32 m en de grootste uitkraging van het dak is maar liefst 18 m. Het dak overkapt in totaal zo’n 3600m2 en weegt slechts 118 kg/m2 doordat een monocoque systeem toegepast is.

Bouwkundig concept

Ector Hoogstad Architecten ontwierp een iconische vorm met zo min mogelijk details, gebaseerd op een hexagonaal georiënteerd raster van ronde pneumatische ETFE-kussens met een lensvormige doorsnede, die gevat zijn in een slank stalen kader.
Ondanks de grote hoogte moet de kap wel comfort bieden. Naar aanleiding van computational fluid dynamics (CFD) simulaties waaruit bleek dat regen er ver onder kan slaan, is de vorm zodanig geoptimaliseerd dat altijd een droge route mogelijk is. Bovendien bleek dat windhinder positief beïnvloed wordt door het dak.

Constructieve details

Voor het dak is een voor de utiliteitsbouw bijzondere monocoque constructietechniek toegepast. Monocoque, letterlijk vertaalt als 'enkele schaal', kenmerkt zich doordat de buitenhuid de dragende constructie vormt zonder inwendig skelet. In de natuur zijn hier ook veel voorbeelden van te vinden, zoals bij een ei of bij schaaldieren.
Bij grotere schaalelementen kan bij een beperkt gehouden plaatdikte lokaal bezwijkgedrag optreden, zoals plooi, en kunnen tevens krachten uit het vlak maatgevend worden. Daarom is gebruik gemaakt van verstijvingsribben die een optimale materiaalefficiëntie mogelijk maken.
Formeel is er door het toepassen van de ribben sprake van een semi-monocoque. Dit is een licht en torsiestijf systeem, en heeft normaliter als nadeel dat de productie bewerkelijk is. In dit geval was het echter een ideaal systeem om efficiënt te kunnen bouwen.
De dakconstructie omsluit 49 ronde pneumatische kussens met een doorsnede van 7 m. De kapconstructie zelf is 1,7 m hoog en wordt gedragen door slechts zeven kolommen, die momentvast in de fundering ingeklemd zijn. Het hexagonale raster van de kussens is volledig afgestemd op onderliggende functies van het stationsplein: de organisatie van de fietsenstalling met fiets- en voetpaden en de naastgelegen busbaan. De positie en het aantal kolommen is daarom mede door dwingende randvoorwaarden van onderliggende verkeersstromen bepaald.
Vanaf 3 m boven pleinniveau zijn de kolommen uitgevoerd in verzinkt en gecoat staal; daaronder is beton gebruikt. Van een aantal kolommen lopen de betonnen voeten in een trompetvorm tot in de kelder door, waardoor ze een totale lengte hebben van maar liefst 35,3 m.
De stalen buizen die het bovenste deel van de kolommen vormen zijn elk 23 m lang en hebben een diameter van 1,3 m. Bij de momentvaste aansluiting met het dak verjongt de buis tot een diameter van 0,8 m. Deze aansluiting is voor de stabiliteit cruciaal en daarom grijpen vanuit de kolom stevige verstijvingsplaten in drie richtingen inwendig in het stalen dak. Tevens is het dak nabij de kolomaansluiting relatief zwaar uitgevoerd.

Bijzondere aspecten

De op spanning gehouden ETFE-kussens zijn vuilafstotend en voor een groot deel zelfreinigend bij elke regenbui. Het wit gecoate staal blijft mooi doordat vrijwel alle mogelijkheden voor vuilophoping of afwatering langs de buitenzijde van het staal zijn voorkomen. Geen randjes waar duiven kunnen zitten, geen hulpconstructie tussen staal en kussens, gewoon geen details.
Vanuit verschillende torens in de omgeving is het dak van bovenaf te zien. Er is daarom veel aandacht besteed aan de vormgeving van de bovenkant. De hwa-voorzieningen zijn opgenomen in de opperhuid van de luifel en vervolgens via de kolommen in de pleinvloer. De goten op het dak zijn beloopbaar uitgevoerd voor onderhoudsmonteurs. Ook de compressoren om de kussens op de gewenste druk te houden zijn netjes weggewerkt.

Uitvoering

Het project kon alleen maar gerealiseerd worden door gebruik te maken van een bijzondere torenkraan, de ECH-1000. Heel vroeg in de voorbereidingsfase was het team zich er al van bewust dat het iconische dak letterlijk om de torenkraan heen gebouwd zou worden. Deze kraan is midden in één van de ‘luchtkussensparingen’ van het dak geplaatst.
Er is daarom in een vroeg stadium veel aandacht gegeven aan de positie van de kraan. Raakvlakken t.a.v. palen/prefab vloeren/pleinonderdelen konden snel onderzocht worden door gebruik te maken van het BIM-model waarin de kraan verwerkt is. De positie moest aan een aantal randvoorwaarden voldoen:
- Constructieve haalbaarheid fietsenstalling
- Geen belemmering vormen voor tijdelijke ingebruikname fietsenstalling
- Geschikt om alle staalelementen voor het iconisch dak te tillen
- Geschikt voor verticaal transport ruwbouw fietsenstalling
- Naderhand te demonteren (lastige eis i.v.m. krappe omgeving/ bouwactiviteiten in omgeving)
Uiteindelijk bleek het aantal mogelijke posities zeer beperkt te zijn. In overleg met de betrokken partijen is de definitieve positie bepaald; precisiewerk in de voorbereiding in een nauwe omgeving.

Deel dit bericht