Parametrisch design onmisbaar voor optimaal ontwerp overkapping

2 april 2019

Startstation E-lijn Den Haag wint German Design Award 2019
Met het ontwerp voor het Startstation E-lijn in Den Haag heeft ZJA Zwarts & Jansma Architecten de aandacht van de German Design Council (Rat für Formgebung) op zich weten te vestigen, en kreeg door hen een German Design Award 2019 toegekend in de categorie Excellent Communication Design - Architecture. Deze prijs doet recht aan de esthetische en functionele kwaliteiten van het ontwerp, waardoor je bijna zou vergeten dat het ook in technisch opzicht een topprestatie is.
Door Rob Sman

De erkenning voor het bouwwerk komt overigens niets te vroeg; het station is al in augustus 2016 in gebruik genomen, een half jaar na de voltooiing van de verbouwing van Den Haag Centraal. De E-lijn is een lightrailverbinding tussen Rotterdam Zuid en Den Haag, en maakt deel uit van RandstadRail. Voorheen lag de eindhalte binnen Den Haag Centraal, maar de perrons die daarvoor gebruikt werden, waren nodig voor de capaciteitsverhoging van Den Haag Centraal. Daarom werd een nieuw lightrail-station gepland aansluitend op de hal van Den Haag Centraal. Onder meer vanwege ruimtegebrek op de begane grond is dit station op een viaduct boven het busstation gerealiseerd. Het station wordt gekenmerkt door een slanke overkapping van glas en staal, aan het eind spits toelopend. De luifel in het verlengde van de perrons dringt als het ware de hal van Den Haag Centraal binnen en biedt passagiers een beschutte overstap.

Met deze integratie van trein, bus en lightrail is Den Haag Centraal al een echte toekomstbestendige OV-hub. De aanvang van de werkzaamheden voor dit project liggen al wat verder in het verleden. Rob Torsing en Ralph Kieft waren als lead-architect respectievelijk project-architect bij ZJA van begin tot eind betrokken bij dit project.

 

Ralph Kieft (links) en Rob Torsing bij de uitreiking van de German Design Award 2019 op 8 februari.


Organische vormgeving

De profielen van veel ZJA-teamleden onthullen een passie voor het verband tussen natuur, wiskunde en techniek, en dat leidt in combinatie met de mogelijkheden die parametrische en generatieve ontwerpsoftware biedt in veel gevallen tot prachtige vloeiende en organische vormgeving. Het Startstation E-lijn is daar een sprekend voorbeeld van. Torsing vertelt over de geschiedenis: “Al in 2008 zijn we door de gemeente Den Haag benaderd; een bijna logisch vervolg op onze eerdere betrokkenheid bij andere projecten van RandstadRail, zoals de Zoetermeerlijn en Beatrixlaan ‘de netkous’. We hebben destijds de eerste schetsen en modellen in Cinema 4D gemaakt, puur voor visualisatie. Daarmee verwierven wij de opdracht voor architectuur en engineering. Die twee aspecten gaan bij het ontwerpen van overkappingen en bruggen en dergelijke hand in hand; de vorm die je ziet ís immers de constructie. Bij het ontwikkelen van de vorm hebben we vervolgens de mogelijkheden van parametrische en generatieve designsoftware gebruikt voor het optimaliseren van het ontwerp. Inmiddels zijn dergelijke methoden gemeengoed geworden, maar destijds waren wij daarmee toch baanbrekend aan het werk. Het station is dan ook het eerste project dat we volledig met behulp van deze technologie hebben voltooid, en je kunt zonder meer stellen dat daardoor het project ook haalbaar is geworden.

We hebben Rhino ingezet en gebruikgemaakt van de mogelijkheden van scripting, en de plug-ins Grasshopper en Galapagos. We hebben daarmee het zoeken naar de gewenste vorm en de juiste geometrie kunnen automatiseren. Galapagos is een zogeheten evolutionaire ‘solver’ die is ingezet om met name de opdeling van de glaspanelen in het tapse deel van de overkapping te bepalen, waarbij rekening is gehouden met de mogelijkheden en beperkingen van koud gebogen glas.”

Tot nu toe is hiermee alleen iets gezegd over de architectonische kant van het ontwerptraject. Hoe is de engineering in zijn werk gegaan? Kieft: “Voor de engineering hadden wij een onderaannemer nodig. We zijn daarom in de loop van het project gaan samenwerken met het Duitse ingenieursbureau Knippers Helbig, dat voor het ‘structural’ aspect van het ontwerpproces eenzelfde werkmethode gebruikt als wij voor het vormgevingsaspect. Dat maakt uiteraard een snelle wisselwerking tussen beide omgevingen mogelijk, met alle voordelen van dien.” Torsing voegt daaraan nog toe: “Mede daardoor hebben wij van BAM Infra NL, de bouwer, opdracht gekregen het geheel tot in de uitvoeringsfase te detailleren, wat best wel uniek genoemd mag worden, omdat steeds vaker architecten niet meer betrokken worden bij de verdere uitwerking van een aangeleverd ontwerp.”

Kolomvrije overkapping
De gezamenlijke inspanningen hebben tenslotte geleid tot de in het oog springende kolomvrije overkapping. Ralph Kieft vertelt graag over de details van de kap, maar ook over andere delen van de totale constructie. “De structuur van de overkapping wordt gevormd door elkaar kruisende stalen kokerprofielen van 180x100 millimeter. Deze vormen twee lagen, die op de kruispunten met boutverbindingen zijn verbonden. Hier is bewust voor gekozen, omdat een lasconstructie in één laag aanzienlijk hogere kosten zou meebrengen; zeer ongewenst want in 2008 deed de financiële crisis van zich spreken. De eerlijkheid gebiedt te zeggen dat we die boutverbindingen aanvankelijk ook enigszins onderschat hadden. Voor het verkrijgen van de vereiste torsiestijfheid bleek het noodzakelijk op de knooppunten een complexere verbinding met vier bouten en een lijminjectie te maken. Daarvoor wordt een rond gat gemaakt aan de binnenzijde van het binnenste profiel, die in het zicht ligt. Die relatief grote gaten worden niet afgedekt, maar benut voor het plaatsen van lichtpunten en het bevestigen van ophangingen van borden en dergelijke. Het vervaardigen van de kokers, die uit drie segmenten zijn opgebouwd, is al een verhaal op zich. Omdat je de buitenwand maar in één richting gekromd wilt hebben, ligt de buiglijn niet loodrecht op het profiel. Deze zogeheten klimmend gewalste profielen zijn door de firma Kersten Europe vervaardigd.”

 

Het Startstation van de E-lijn in Den Haag, winnaar van de categorie Excellent Communication Design - Architecture van de German Design Award 2019. Foto: Bart van Hoek.

 

Buigingsmogelijkheden
Het kostenaspect wordt nog eens benadrukt door de aanvulling die Torsing op de uitleg van Kieft geeft. “De keuze voor twee lagen werd mede mogelijk omdat ook al gekozen was voor het toepassen van rechthoekige glaspanelen. In een ander ontwerp voor RandstadRail waren driehoekige panelen gebruikt, maar die worden uit rechthoekige platen gesneden, met veel materiaalverlies en hogere verwerkingskosten als gevolg. De rechthoekige panelen daarentegen stelden weer andere eisen aan de vorm van de overkapping in verband met de buigingsmogelijkheden van het glas. Daarmee is rekening gehouden in de algoritmes die we in Grass-hopper en Galapagos hebben opgesteld. Het vinden van de oplossing die aan alle criteria voldeed vergde ongeveer duizend iteraties. Het zal duidelijk zijn dat zoiets zonder dergelijke software ondoenlijk is.”

 

De structuur van de overkapping wordt gevormd door elkaar kruisende stalen kokerprofielen van 180x100 millimeter. Foto: Jeroen Musch.

 

“De glaspanelen liggen in de richting van de buitenste profielen, en worden op hun plaats gehouden door klemlijsten, zoals in een vliesgevel. In tegenstelling tot ‘gewoon’ koud gebogen glas waren deze panelen al voorgevormd, maar wel in een ‘koud’ proces waarbij lagen glas en polymeer in een mal worden verlijmd. Alleen in het tapse gedeelte is op bepaalde plaatsen nog sprake van buigen ter plekke omdat de vorm niet volledig geprefabriceerd kon worden. De klemlijsten doen overigens ook dienst als goot. De voeg tussen de panelen onderling is gekit. Daarbij is op het oog niet waarneembaar dat de breedte van een voeg als gevolg van de verlopende kromming wel iets kan variëren; door dit toe staan kon het aantal unieke panelen worden beperkt.”

 

Bij het ontwikkelen van de vorm van het startstation is parametrische en generatieve designsoftware gebruikt voor het optimaliseren van het ontwerp. Foto: Jeroen Musch.

 

Viaduct
Door de aandacht die de overkapping trekt, raken andere unieke kenmerken van het station bijna onderbelicht. Toch is ook de constructie van het viaduct waarop het is gebouwd bijzonder. Dit viaduct is gebouwd door Smulders Groep en Ney & Partners was de constructeur. Het laat door de mooi vloeiend vormgegeven doorsnede op het eerste gezicht een betonnen constructie vermoeden, maar het is een stalen koker van 350 meter lang. Hij ligt zo’n twaalf meter boven het maaiveld, met overspanningen van 35 meter.

“Het viaduct en de oprit daar naartoe vielen ook onder onze verantwoordelijkheid. Het viaduct is zo lang, omdat het ook het Prins Bernardviaduct kruist, dat op enige afstand langs Den Haag Centraal loopt. Bijzonder is dat het viaduct niet gedilateerd is en vastligt aan het landhoofd; een eis van de railbeheerder. De overkapping van het station heeft haar vaste punt echter in de buurt van de luifel. Uitzetting door warmte van beide lichamen is dus tegengesteld. Daardoor was het noodzakelijk de kap glijdend op het viaduct te lageren, en ligt het viaduct ook glijdend op de ondersteunende kolommen. Al met al is ook het stalen deel van dit station bijzonder genoeg om een nominatie voor de Nationale Staalprijs 2018 te krijgen, die helaas net aan onze neus voorbijging. De door de German Design Council toegekende prijs is echter ook een prachtige erkenning van onze inspanningen voor dit project.”

 

Met de integratie van trein, bus en lightrail is Den Haag Centraal al een echte toekomstbestendige OV-hub. Foto: Jeroen Musch.

Comments are closed.