Hortus Botanicus

Stevige basis voor ingrijpende verbetering en verduurzaming

Met een leeftijd van 386 jaar is de Hortus Botanicus in Amsterdam een van de oudste botanische tuinen ter wereld. Blikvanger van de tuin is de karakteristieke Klimatenkas uit 1993, waar wetenschappers en bezoekers duizenden plantensoorten uit alle windstreken en in een subtropisch, tropisch en woestijnklimaat kunnen bewonderen en bestuderen. Hoewel de 1.500 m² grote kas met zijn opvallende trekstangen, drukstaven en glazen wanden pas 31 jaar oud is, was een grootscheepse renovatie onvermijdelijk. Het dak lekte en veel gevelprofielen waren verweerd. Bovendien was het energieverbruik niet langer acceptabel. Diverse bouwpartners zetten hun beste beentje voor om de kenmerkende Klimatenkas te behouden én toekomstbestendig te maken. Ook Vic Obdam Staalbouw werd gevraagd om zitting te nemen in het bouwteam en legde letterlijk de basis voor de verbetering en verduurzaming.

In de nieuwe situatie beschikt de Klimatenkas over een dak met transparante luchtkussens van ETFE-folie. In combinatie met nieuwe dubbelglas gevels ontstaat een hoog-isolerende huid, waarbij het beeldbepalende silhouet van de iconische kas behouden blijft. De lichtgewicht luchtkussens zijn ingepast met respect voor de bestaande constructie en geometrie. Dankzij de organische vormen, ranke constructie én optimale daglichttoetreding past het geheel perfect in de geest van het oorspronkelijke ontwerp.
Via een zeshonderd meter lange ondergrondse verbinding levert H’ART Museum (voorheen: Hermitage) al jarenlang restwarmte aan de Klimatenkas. In combinatie met de hoog-isolerende gebouwschil kan de kas straks duurzaam en volledig gasloos verwarmd worden. Daarmee wordt deze kas de eerste zichtbaar duurzame én volledig klimaatneutrale publiekskas van Nederland.

De verbetering en verduurzaming van de Klimatenkas is niet traditioneel aanbesteed, maar wordt uitgevoerd op basis van een taakstellend budget. “In een bouwteam met Hortus Botanicus Amsterdam, projectmanager C&R Hospitality Services, architect ZJA, hoofdaannemer AKOR, installateur Lek/Habo, constructeur ABT, landschapsarchitect BOOM Landscape, gevelleverancier Kingspan Light + Air en dakleverancier Buitink Technology hebben wij de plannen voor de kas uitgewerkt”, vertelt Pieter Klijn, technisch directeur van Vic Obdam Staalbouw. “Hierbij hebben wij onze uitgebreide kennis over staalconstructies, aansluitingen, vervormingen et cetera actief gedeeld. Bovendien hebben we onze expertise in 3D-scannen aangeboden en ingezet.”

KOKERPROFIELEN BOVENOP DE BESTAANDE CONSTRUCTIE
In het constructieve ontwerp van ABT stonden bijvoorbeeld de profielen al vast, vertelt Eric Ruiter, constructeur bij Vic Obdam Staalbouw. “Wij hebben de mogelijke optimalisaties in kaart gebracht én gekeken naar hun invloed op onder andere de verbindingen, productie en het budget.” Aanvankelijk was een traditionele kas met een glaskap ontworpen, die verticaal afdraagt op de constructie, vertelt hij. “In de nieuwe situatie maakt deze glaskap plaats voor lichtgewicht luchtkussens van ETFE-folie, die het gedrag van de constructie beïnvloeden. Zodra de luchtkussens worden opgeblazen, komen er namelijk krachten vrij die horizontaal in plaats van uitsluitend verticaal inwerken. Omdat de basis IPE-profielen geen belasting over de zwakke as kunnen opnemen, hebben wij speciale kokerprofielen bovenop de bestaande constructie toegevoegd om de torsie op te nemen. In het nieuwe hoofdontwerp worden de krachten van het dak dus afgedragen door de kokerconstructie.” Vanwege het vochtige klimaat in de kas zijn alle constructiedelen thermisch verzinkt.

SPECIFIEKE AFWATERINGS- EN AFDRACHTEISEN
De nieuwe dakconstructie vormt tevens de basis voor de goot en het Pluvia hemelwaterafvoersysteem, dat opvang en hergebruik van regenwater mogelijk maakt. “Vanwege de bijzondere koepelvorm moest elk dakvlak en elk detail afwaterend zijn”, vertelt Thomas Ligthart, tekenaar bij Vic Obdam Staalbouw. “Een inspanning die we samen met architect ZJA tot een goed einde hebben gebracht.” Klijn: “In totaal hebben wij zo’n 4.500 beugels op de bestaande constructie toegevoegd, verdeeld over meer dan 400 types, om de nieuwe dakvlakken uiterst vlak en met het juiste afschot te kunnen plaatsen. Hierbij hadden we te maken met een vlakheidseis van 3 mm/m¹.” Omdat de bestaande constructie geen extra belastingen mocht opnemen, golden bovendien specifieke afdrachteisen voor elk knooppunt, aldus Ligthart. “Zo moesten zij wel of geen (verticaal)kracht, torsie of moment kunnen opnemen. In totaal hebben wij zo’n vijftig knooppunten voor het dak uitgewerkt.” 

BOUTEN IN PLAATS VAN LASSEN
Voor de montage van de beugels is waar mogelijk gewerkt met bouten in plaats van lassen, vertelt Ruiter. “Hierdoor blijft de bewegingsvrijheid in de constructie behouden. Bovendien is dit beter voor het verzinkproces én dragen wij op deze manier bij aan de losmaakbaarheid van de nieuwe constructie. Wanneer de Klimatenkas aan het eind van zijn technische levensduur komt, kunnen de beugels en kokers eenvoudig gedemonteerd worden voor hergebruik.”

SCANNEN EN BIMMEN VOOR EEN BETROUWBAAR BOUWPROCES
De nieuwe staalconstructie van de Klimatenkas ligt aan de basis van alle elementen die nieuw zijn toegevoegd, benadrukt Klijn. Van het dak tot en met de gevels. “Om een perfecte aansluiting te borgen, heb ik al tijdens de eerste bouwteamvergadering aangegeven dat wij de bijzondere kasconstructie met onze eigen meetdienst en 3Dscantechnologie wilden inscannen. Omdat de kas op dat moment nog in gebruik was en de groene collectie grotendeels tot aan het dak en de gevels reikte, waren drie scanacties nodig om alle data te verzamelen. Maar ook om de scans zodanig te koppelen, dat de grondslag exact klopte.”
Alle data is omgezet naar een BIM-model, waarin alle nieuwe onderdelen zijn toegevoegd en onderzocht op clashes, vertelt hij. “Een uitdaging hierbij was de vervorming. De bestaande constructie van de Klimatenkas betreft een soort tentconstructie met tentstokken (drukstaven) en scheerlijnen (trekstangen), die mede in vorm wordt gehouden door het (glazen) kasdak. Omdat de kasspanten bij aanvang van de werkzaamheden werden verwijderd, was een bepaalde vervorming te verwachten. Om te garanderen dat alle nieuwe onderdelen exact zouden passen, heeft ABT een berekening met een vermoedelijke terugvering van de constructie gemaakt, waarbij zij uitkwam op 11 mm vervorming. Hier hebben wij in ons ontwerp rekening mee gehouden, waardoor alle onderdelen perfect pasten. Ook de onderdelen van de gevelbouwer en dakleverancier zijn met behulp van ons model uitgewerkt. Zonder het gebruik van digitale technologieën zoals 3D-scanning en BIM was dit absoluut nooit gelukt.”

AANVULLENDE WERKZAAMHEDEN
In navolging van de staalconstructie kreeg Vic Obdam Staalbouw ook de realisatie van goot aan de buitenzijde van de vernieuwde Klimatenkas gegund. “De goot volgt de bijzondere vorm van de bestaande constructie en bestaat uit een groot aantal unieke aluminium bakgootelementen, die aan buitenzijde zijn voorzien van isolatie”, vertelt Klijn. “Daarnaast hebben wij diverse trappen en hekwerken gemaakt. 'Omdat de kasspanten bij aanvang van de werkzaamheden werden verwijderd, was een bepaalde vervorming te verwachten' Bijzonder is bovendien de bestaande gebogen loopbrug in de kas, die wij zodanig hebben aangepast dat nieuwe roosterdekken en RVS kabelnetten als balustradevulling gemonteerd konden worden. Hierdoor kon de bestaande loopbrug duurzaam behouden blijven.”