Nuclear Magnetic Resonance laboratorium in Utrecht door UN Studio

Door Dominique Pieters - In haar gebouwen streeft u n Studio naar de integratie van organisatie, architectuur, constructie en interieur. Het NMR gebouw op de Uithof in Utrecht is opgebouwd rond de voor het hier verrichte onderzoek benodigde magneten. Deze bepalen niet alleen het programma en de circulatie in het gebouw, maar vormen volgens de architecten ook de constructie en de afwerking. Het resultaat is een dynamisch gebouw met vloeiende vormen en kolomvrije ruimtes. Om deze kwaliteiten in de gekozen betonconstructie voor elkaar te krijgen, dienden echter de nodige technische problemen te worden opgelost.

Naast het educatorium van OMA en schuin tegenover het Minnaertgebouw van Willem Jan Neutelings, situeerde de Utrechtse Universiteit een klein tweelagig gebouw waarin onderzoek wordt gedaan naar de structuren van eiwitten. Acht supergekoelde en uiterst gevoelige spectrometers (hoge frequentie magneten) vormen een essentieel onderdeel van de research en geven als het ware wolken Gauss-radiatie af. De ontastbaar gecreëerde ruimte rond deze magneten kan bij toetreding blijvende schade aan de gezondheid tot gevolg hebben en duldt dan ook geen storingsfactoren in de nabijheid. Dit gegeven beïnvloedde niet alleen de architectonische uitwerking van het geheel, maar leidde ook tot heel wat uitvoeringstechnische problemen. Het spreekt voor zich dat een stalen draagconstructie als uitgangspunt van het gebouw, het magnetisch veld negatief zou beïnvloeden. Bij het uitdenken van het project besloot het ontwerpteam als eerste vingeroefening daarom de weg van hout in te slaan, maar dit idee werd om budgettaire redenen afgewezen. De bouwvorm is tenslotte vertaald naar een gedegen betonconstructie. Maar ook gewapend beton vraagt om zekere concentraties van staal, vooral bij het gebruik van liggers en kolommen op vaste afstanden. De spreiding van de wapening in het beton zou de invloed van het staal op de magneten weliswaar kunnen ‘neutraliseren’, maar niet voldoende. Een gelijkmatig verdeeld, fijnmazig wapeningsnet was de oplossing. Op die manier zou bij ijking van de machines rekening kunnen worden gehouden met de evenwichtige bouwmassa. Buiten de periferie van de straling kon de draagconstructie wel traditioneel worden aangepakt. Hiervan getuigen de interne circulatie en de installatieruimte aan de westflank van het laboratorium.

Rond de denkbeeldige Gauss’ eieren wikkelen zich gladde vloeren, wanden en plafonds. De complexe knoop is vertaald naar een stabiele betonconstructie.

Geraffineerde oplossingen

Maar de spectrometers stelden ook nog andere technische eisen. Gezien hun uiterst gevoelige karakter moet de vloerconstructie een bepaalde stijfheid bezitten om te voldoen aan de trillingseisen die de leveranciers van de magneten stellen. De vloer is dan ook 500 mm dik, ligt rechtstreeks op de paalfundering en is van de overige vloeren en wanden gedilateerd. In feite is het een zelfstandige plaat binnen het gebouw, waardoor geen trillingen uit de overige bouwdelen kunnen worden overgedragen. Hoewel de vloer op zich voldoet aan deze strenge eis, heeft het laboratoriumonderzoek nog steeds te kampen met ongewenste vibraties. Dit fenomeen zou echter kunnen voortkomen uit bewegingen van andere installaties in het gebouw, die via de lucht worden verplaatst.

Omwille van de beweeglijkheid van het staal en de daaruit voorkomende trillingen, kon er ook geen lift worden voorzien. Voor het goederentransport is gekozen voor een hellingbaan die een belangrijke rol speelt in het architectonische uiterlijk van het gebouw.
Het zou een hele opgave zijn beide spouwbladen van de sandwichconstructie gelijktijdig te storten, met daartussen het isolatiemateriaal. Deze constructie werd eerder toegepast bij het museum Beelden aan Zee van architect Wim Quist in Scheveningen. Maar door de hoge kwaliteitseisen van de laboratoriumfuncties bleek dit hier onmogelijk. Eerst werd het in dikte variërende binnenspouwblad gestort. Vervolgens is drukvast isolatiemateriaal geplaatst, dat tevens dienst doet als bekisting voor het buitenspouwblad. In de eerste fase is anderhalf niveau gestort, terwijl in de tweede fase de uiteindelijke hoogte is bereikt waar het binnenspouwblad overgaat in de dakvloer. Om de gewenste textuur en kleur te verkrijgen, vraagt schoon beton meer aandacht en fijnere toeslagmaterialen dan normaal toeslagbeton.

1 werkruimte; 2 hellingbaan; 3 fietsenberging/levering derde; 4 gang; 5 opslagruimte; 6 gang; 7 werkruimte 3; 8 laboratorium; 9 hellingbaan
a blank glas; b isolatie 80 mm; c kalkzandsteen 150 mm;
d blank glas; e isolatie 80 mm; f betonwand 250 mm;
g afwerklaag 50 mm; h druklaag 50 mm; i kanaalsplaatvloer 200 mm; j isolatie 80 mm;
k betonwand 570 mm; I drukvaste isolatie 80 mm; m betonwand 200 mm

Door het wikkelconcept van het gebouw, kan een binnen- of buitenspouwblad plots overgaan in een binnen- of buitenvloer om vervolgens als geïsoleerd spouwblad te fungeren en tenslotte te eindigen als dakvlak. Wand- en plafondconstructies verdikken en versmallen waar nodig, niet alleen omwille van de krachtenwerking, maar ook om de ideale visuele kromming van de betonvlakken te accentueren.
Gebogen platen zijn in het algemeen steviger dan gewone vlakke platen. De constructeur profiteerde van deze stijfheid om een slankere en dus elegantere constructie toe te passen. Omdat dergelijke krommingen in beton nog nooit eerder waren uitgevoerd, is proefondervindelijk een bijzondere specie voor deze opbouw samengesteld. De eerste proeven werden uitgevoerd in zelfverdichtend beton. Doordat dit materiaal de homogeniteit waarborgt, treedt geen ontmenging op bij het storten. Bovendien hoeft er geen trilnaald aan te pas te komen, wat uitzonderlijk handig is voor moeilijk te bereiken plaatsen. Uit de proeven bleek echter duidelijk, dat in de dichte stroop toch luchtopsluitingen ontstonden ter hoogte van de flexuren. Het mengsel is tenslotte in overleg met de betoncentrale bepaald, traditioneel gestort, getrild en hier en daar visueel bijgewerkt. Het beton is zowel aan de buiten- als aan de binnenzijde waterafstotend gemaakt om uitloging en algvorming te voorkomen.

Het resultaat is een ingewikkeld, maar smaakvol bouwsel. Zonder zich te laten verblinden door een vooropgesteld model, verenigt het architectuurbureau op een esthetisch verantwoorde manier constructie en programma tot vernieuwende architectuur. Helemaal in de lijn van hybridisatie en continue verscheidenheid is dit gevouwen geheel meer dan de som der delen.