Burgers' Zoo Mangrove, Arnhem, Holandia
Dane projektu
Lokalizacja - Antoon van Hooffplein 1, Arnhem
Zleceniodawca - Koninklijke Burgers' Zoo, Arnhem
Architektura - Koninklijke Burgers' Zoo / Sijven Eindhoven, Arnhem
Projekt konstrukcyjny - ABT, Velp
Szczegółowy projekt konstrukcyjny - Staalbouwkundig Adviesburo Van Odenhoven
Realizacja - P&H Adviseurs Construction & Real Estate (zarządzanie budową i nadzór), Veldhoven
Konstrukcja stalowa - Moeskops Steel Construction, Bergeijk
Ogólny opis projektu
Na całym świecie znikają rozległe obszary namorzynów, mimo że pełnią one istotną funkcję dla przyrody. Burgers' Zoo pragnie uświadamiać odwiedzających i wybudowało w Arnhem największy kryty namorzyn na świecie. Namorzyn wzorowany jest na lasach namorzynowych środkowoamerykańskiego kraju Belize. Po wejściu do Burgers' Mangrove rozpoczyna się podróż przez stalowy most nad basenem manatów (100 m³). Następnie trasa prowadzi platformą przez las namorzynowy. Niewiele gatunków roślin jest w stanie przetrwać w tym niezwykle słonym klimacie, gdzie przy odpływie i przypływie powstają różne warunki. W dalszej części trasy, dzięki zakrzywionemu oknu akrylowemu o długości 12 m i wysokości 1,8 m, możliwy jest bezpośredni kontakt wzrokowy z karaibskimi krowami morskimi. Burgers' Mangrove przykryty jest stalową kopułą o rozpiętości 60 m. Basen karaibskich manatów wypełniony jest 1 milionem litrów wody.
Opis konstrukcji stalowej i/lub zastosowania stali
Projektowanie jest procesem integralnym, w którym rozważane są różne wybory. W przypadku hali namorzynowej największym wyzwaniem podczas projektowania był staranny wybór pomiędzy możliwie największą powierzchnią prezentacji ekspozycji ekologicznej w optymalnym kształcie budynku a możliwie największą kubaturą, przy jednoczesnym kontrolowaniu kosztów budowy poprzez minimalizację powierzchni elewacji i dachu. Ponadto konstrukcja musiała być zrealizowana od zewnątrz, podobnie jak w przypadku Burgers' Bush i Burgers' Desert. Wybrana łukowa konstrukcja dachu dobrze spełnia powyższe wymagania. Konstrukcja jest najwyższa w środku, co zapewnia optymalne wrażenia z ekspozycji ekologicznej i umożliwia wzrost drzew. W niższych partiach kopuły pozostaje wystarczająca wysokość do funkcjonalnego wykorzystania przestrzeni, a powierzchnia pionowej elewacji jest ograniczona do minimum.
Konstrukcja kopuły zaprojektowana jest w stali, co samo w sobie jest godne uwagi, gdyż wiele tego typu konstrukcji wykonuje się z drewna. Stal wybrano dlatego, że ekspozycja ekologiczna wymaga dużej ilości światła dziennego. Konstrukcja drewniana znacznie ograniczyłaby dostęp światła ze względu na duże wymiary przekrojów, powodując powstawanie wielu cieni.
Stal okazuje się znacznie lepiej przystosowana do wymaganych wysokich sił rozciągających w pierścieniu dolnym.
Kopuła jest rozpiętą w jednym kierunku konstrukcją z rur stalowych o średnicy 323 mm i grubości ścianki 8 mm. Rury nie biegną równolegle do siebie ze względu na podwójną krzywiznę kopuły, lecz generalnie są od siebie oddalone o około 4 metry. Największa rozpiętość składa się z pięciu prefabrykowanych elementów o średniej długości 13 metrów; mniejsze rozpiętości składają się z mniejszej liczby elementów. Części łączone są połączeniami kołnierzowymi z dziesięcioma śrubami każde. Istotnym detalem jest to, że kołnierze w środku posiadają tzw. otwory odcynkowania, zapobiegające degradacji stali cynkowanej ogniowo. Wynika to z faktu, że cała konstrukcja narażona jest na warunki zewnętrzne, ponieważ właściwe uszczelnienie dachu zawieszone jest od spodu.
Pomiędzy głównymi rurami znajdują się ukośne połączenia krzyżulcowe, składające się z rur o średnicy 193 mm i grubości ścianki 8 mm. Krzyżulce połączone są z głównymi rurami za pomocą złączy widłowych. Blachy tych połączeń są prefabrykowane do rur głównych i krzyżulcowych. Wymagało to precyzyjnych wymiarów i wykonania, ponieważ każde złącze widłowe jest pod innym kątem ze względu na podwójną krzywiznę kopuły. Podczas montażu rur głównych i krzyżulców całość była tymczasowo podparta przez trzy konstrukcje pomocnicze. Było to konieczne, ponieważ kopuła uzyskuje swoją nośność dopiero po faktycznym zamknięciu konstrukcji kopuły. Kopuła budowana jest etapami. Po zamknięciu kopuły konstrukcja pomocnicza została usunięta.
Pierścień dolny przejmuje wszystkie siły z kopuły. Składa się z tych samych rur co główne dźwigary: rur o średnicy 323 mm i grubości ścianki 8 mm. Belka ta również wykonana jest z prefabrykowanych elementów, połączonych spawanymi kołnierzami o grubości 40 mm, dla zapewnienia dodatkowego bezpieczeństwa. Główne rury kopuły są kołnierzowo połączone z pierścieniem dolnym. Do pierścienia przyspawane są krótkie odcinki rur z płytą butelkową na końcu. Dla tych elementów łączących również wymagane były ścisłe wymiary i dokładność wykonania, ponieważ położenie tych połączeń było różne dla każdej rury głównej ze względu na krzywiznę kopuły.
Pierścień dolny podparty jest samodzielnie przez stalowe słupy, profile HEA 240, które, jak już wskazano, rozstawione są co 4,50 do 5,00 m. Słupy mają różne długości ze względu na zmianę poziomu terenu. Miejscami pomiędzy słupami zastosowano stężenia wiatrowe. Wszystkie słupy są stężone podczas montażu, a podczas montażu konstrukcji kopuły belka ściągająca jest co dwa słupy.
Szczególne rozwiązania konstrukcyjne / detale
Na krawędzi kopuły konstrukcja siatkowa łączy się w pierścień. Pierścień ten podparty jest przez słupy wahadłowe, a pomiędzy słupami zastosowano ukośne stężenia.
Segmentacja pierścienia dolnego ma wymiar Ø 323,9 x 8 S355J2H, warunki wymagane przez klienta były następujące:
- Połączenie musi przenosić siłę normalną Nc,Rd = 2818 kN
- Konstrukcja cynkowana ogniowo wymaga „otworów odcynkowania" ≥ 30% przekroju poprzecznego
- Niedopuszczalne jest łączenie stali bez spawania, nawet wewnętrznie (spoiny pachwinowe obustronnie lub spoina czołowa)
- Na zewnętrznej powierzchni konstrukcji niedopuszczalne jest gromadzenie się brudu, liści itp.
- Połączenia montażowe wyłącznie na śruby (bez spawania na budowie)
Ostateczne rozwiązanie złączy zostało obliczone przy użyciu IDEA StatiCa Connection.
Przy projektowaniu ukośnych stężeń wyzwanie polegało na następujących kwestiach:
- tego rodzaju konstrukcja jest bardzo wrażliwa na tolerancje wykonawcze
- otwory do cynkowania osłabiają krytyczny przekrój poprzeczny
- 1 żebro spawalne tylko do 1 strony
Dzięki zastosowaniu IDEA StatiCa Connection możliwe było rozwiązanie wszystkich tych problemów poprzez idealnie spawane blachy i bez otworów do cynkowania.
Podsumowanie
Słowami zespołu inżynierów: "Projektowanie w IDEA StatiCa Connection jest jak używanie klocków „LEGO" dla detalisty lub inżyniera konstruktora."
Zdjęcia: ABT B.V.
ABT
Netherlands