14 JUNI 2019 | BOUWEN MET STAAL 269
De gridshell-constructie met de elegante lijnen van ‘de nieuwe diamant’ op de
Diamantbeurs, kon binnen budget worden uitgewerkt tot een slanke constructie
met minimalistische details in staal met glas, dankzij een parametrische tool.
ir. R. Capel
Robert Capel is Sales Manager bij Octatube in Delft.
De vorm van de koepel op de voormalige
beurs voor diamanthandel is een afgelei-
de van de Koh-i-Noor diamant. Dit is een
186-karaat diamant die in 1849 door de Brit-
ten gestolen werd van de Indiase Sikh-keizer
om aan koningin Victoria te schenken. In
1852 werd deze diamant in Amsterdam (Cos-
ter Diamants) herslepen tot een 109-karaat
diamant.
Schaalwerking
Het constructief systeem van de dakopbouw
kan worden omschreven als een cilindrische
gridshell met twee koepels aan beide uitein-
den. Door belendende bebouwing op het dak
en een opening voor de entreegevel zijn er
delen weggesneden uit de vorm van de grids-
hell. Alle profielen in de koepels zijn gelijk.
Echter, voor het relatief vlakke middendeel,
die overspant over de korte zijde van kolom
naar kolom, zijn de liggers in die richting
uitgevoerd met een dikkere wanddikte.
In verband met thermische belasting kan
de onderrand van de koepel vrij bewegen
parallel aan de ondersteuningsconstructie. De
hoekopleggingen bij de oostgevel (Weesper-
straatzijde), zijn wel gefixeerd parallel aan de
onderrand.
Parametrisch ontwerpen
De dakopbouw met twee verdiepingen is
45x21x10 m (lxbxh). De koepel heeft in prin-
cipe maar één repeterend constructief princi-
pedetail, maar door de vrije vorm is toch elke
knoop anders en zijn veel unieke onderdelen
OPTOP KANTOORGEBOUW DIAMANTBEURS, AMSTERDAM (3):
DETAILENGINEERING EN UITVOERING
Parametrische Koh-i-Noor
Montage koepel in de binnenstad van Amsterdam.

BOUWEN MET STAAL 269 | JUNI 2019 15
nodig. Ongeveer 1000 verschillende stalen
elementen en 200 diverse glaspanelen. In een
traditionel proces zouden de elementen één
voor één worden gemodelleerd. Dat zou bete-
kenen dat bij kleine wijzigingen in het grid of
aan een verbinding, alle onderdelen (of een
groot deel ervan) handmatig moeten worden
aangepast. Een tijdrovend en foutgevoelig
karwei. Daarom is ervoor gekozen om het
ontwerp te automatiseren, door middel van
het ontwikkelen van een parametrische tool
die de complexe basisgeometrie omzet naar
een rekenmodel en een gedetailleerd produc-
tiemodel.
Informatie koppelen
Voor complexe projecten is een flexibel soft-
warepakket nodig waarin de veelal unieke
elementen kunnen worden gemodelleerd.
Hier is Inventor gebruikt in combinatie met
Rhinoceros (Rhino) en Grasshopper, RFEM
en Idea Statica. Bij de aanvang vormde een
lijnmodel in Rhino-Grasshopper van de
architect het uitgangspunt. Daarin stonden de
hoofdlijnen en onderverdeling aangegeven.
De rastermaten en de kromming zijn in dit
model verder bestudeerd en geoptimaliseerd.
Het lijnmodel en de constructieve belastingen
zijn vanuit grashopper gekoppeld aan RFEM,
waarin het model naar een constructief opti-
mum is gebracht.
De constructie is getoetst op alle voorge-
schreven belastingen, zoals het eigengewicht
en sneeuw- en windbelasting.
Voor de combinatie van koepels aan de
uiteinden en een cilindrische vorm in het
middendeel zijn de belastingen gegenereerd
via een koppeling met Rhino en een in eigen
beheer gemaakt script. Hierbij is een indirec-
te koppeling tussen Grasshopper en RFEM
via Excel gebruikt. Voorwaarde voor de geo-
metrie was wel, dat de vierzijdige glaspanelen
allemaal vlak zijn, zo recht als een facet van
een diamant.
Doorontwikkelen
Met Inventor worden gedetailleerde 3D-mo-
dellen gemaakt om het ontwerp technisch
uit te werken, te visualiseren en te simuleren,
en uiteindelijk producties aan te sturen. In
het 3D-model is alles opgenomen, tot bout
en stelring. Een koppeling tussen Inventor
en bovengenoemde systemen was al eerder
ontwikkeld, maar bij de overdracht van het
ene softwarepakket naar het andere, ging de
aanpasbaarheid van het draadmodel verloren.
Daarom is voor Capital C speciale software
ontwikkeld, waarmee kon worden doorge-
werkt in het draadmodel aan variantenstudies
en optimalisatie. Het script zette vervolgens
het draadmodel om naar Inventor, waarbij
alle productie-onderdelen zijn aangemaakt
zonder verder modelleerwerk.
De weg is slechts twee uur per dag afgesloten voor het inhijsen van de frames.

16 JUNI 2019 | BOUWEN MET STAAL 269
Verbinden
Verschillende verbindingsmethoden zijn
overwogen. Voor de knooppunten van een
gridshell zijn in de praktijk eerder al meer-
dere oplossingen bedacht. Rechte, gezaagde
kokers aangesloten op een samengesteld
element waarin alle schuinstand en rotatie is
opgelost bijvoorbeeld.
In een ander project zijn de buizen gezaagd
met dubbelverstek en aangesloten op een
simpeler vierkante koppeling. Veel van deze
gebouwde referenties echter, hebben mo-
mentvaste verbindingen die op de bouwplaats
zijn gelast.
In dit project is juist gekozen voor een sys-
teem met gelaste frames vanuit de fabriek en
een boutverbinding op locatie. Doordat de
frames in de fabriek zijn vervaardigd, hebben
zij een grote maatvastheid, een hoogwaardige
conservering en een hoge montagesnelheid
op de bouwplaats.
Onder- en bovengrens
Met berekeningen uit RFEM en IDEA Statica
zijn de maten van kokers (RHS) gevalideerd.
Ook is gekeken naar mogelijke onderverde-
ling van te prefabriceren en te transporteren
staalframes. Daarbij is een optimum gezocht
tussen montagetijd, transport en conser-
veringskosten en een zo slank mogelijke
staalconstructie.
Doordat de rotatiestijfheid van de verbindin-
gen van belang is om de stijfheid en sterkte
van de koepel als geheel en de aansluitingen
te controleren, zijn er twee modellen ge-
bruikt. Deze twee modellen gelden als onder-
en bovengrens qua stijfheid. De bovengrens is
aangenomen met volledig stijve verbindingen
voor de sterktecontrole van de verbindin-
gen. De ondergrens voor de rotatiestijfheid
is iteratief bepaald tussen RFEM en IDEA
Statica, per type aansluitdetail. Dit model met
slappere verbindingen is interessant voor de
toetsing van de stijfheid en stabiliteit van de
koepel. Hierbij is ook de onderliggende staal-
constructie als ondersteuningsconstructie
meegenomen ten aanzien van de krachtsver-
deling. Dit was nodig omdat het benaderen
van de veerstijfheid van de verticale onder-
steuningen een intensief iteratief proces zou
zijn, doordat de stijfheden zouden variëren
per belastinggeval. Dit is in goede samenwer-
king uitgevoerd met de hoofdconstructeur
Pieters Bouwtechniek.
Werkwijze
De volledige dakopbouw is file-to-factory
geproduceerd. CNC-productietechniek is
gebruikt voor deelproducties van de ko-
keronderdelen. De knopen van de gridshell
zijn zo ontworpen dat ze met een buislaser
maatvast konden worden geproduceerd. In
de startfase van de engineering zijn twee
varianten van de knoopverbinding gemaakt
Validatie knoop, mock-up schaal 1:1.
Gekromd frame met vlakke glaspanelen.
Pre-assemblage voor inspectie.
Aanpasbare lasmal.

BOUWEN MET STAAL 269 | JUNI 2019 17
en verder doorontwikkeld en gefabriceerd in
testproducties. Met drie schaal 1:1 productie-
modellen is de knoop gevalideerd. Met deze
input is de software doorontwikkeld speciaal
voor deze maakmethode. Voordeel van de
eigen parametrische tool is dat na wijzigingen
van het lijnmodel snel, in maar vier uur, een
compleet Inventor-model is aangemaakt, dat
voor de productie kan worden gebruikt.
In het model zijn alle voorzieningen opge-
nomen; zoals boorgaten voor de verlichting,
mist-installatie, glasbevestiging en akoesti-
sche panelen.
Spijkerbed
In de werkplaats is een aanpasbare mal
opgesteld, waarin negentien verschillende
frames zijn samengesteld en afgelast. De
gekromde frames hebben een maximale
afmeting van ± 16x3,5x2 m. Alle benodigde,
buislasergesneden, stalen onderdelen van één
samengesteld element werden op één palet
klaargezet. Vervolgens konden de onderdelen
worden gemonteerd op een verstelbare mal
met in lengte verschuifbare pootjes, ook wel
spijkerbed genoemd. Het laswerk is vanwege
de complexiteit niet eenvoudig. Met het
‘spijkerbed’ konden de lassers controle houd-
en op de toleranties.
Pre-assemblage
Om zeker te zijn van een correcte maatvoe-
ring van de staalconstructie, is een deel van
de constructie gepre-assembleerd. De proef-
passing van het meest complexe deel van de
koepel ging voorspoedig. Daardoor kon al in
de werkplaats de omvang van de schaalcon-
structie worden ervaren. Nadat opdrachtge-
ver en ontwerpteam de proefopbouw hadden
geïnspecteerd, is de constructie gedemon-
teerd en geconserveerd middels schopperen
en poedercoaten.
Soepele montage
Het isolatieglas van de koepel is uitgevoerd
in gehard en gelaagd glas met een neutrale
zonwerende coating. In het hoogste deel van
de koepel is glas toegepast met pv-panelen
voor stroomopwekking uiteraard, maar ook
om de lichttoetreding en opwarming van de
binnenruimte te beperken. Elk glaspaneel is
uniek met een unieke positie. In de aanle-
vering is daarom vooraf besproken in welke
volgorde en hoe de panelen gegroepeerd
moesten worden op de glasbokken.
De montage in de binnenstad van Amster-
dam is voorspoedig verlopen. Ondanks dat
de weg maar twee uur per dag mocht worden
afgesloten voor het hijsen van de frames is de
koepel in acht dagen gemonteerd. •
Het stalen frame van de koepel is in acht dagen gemonteerd.