Burgers’ Zoo – Mangrove - 2016
Projektdaten
Ort - Antoon van Hooffplein 1, Arnhem
Bestellung - Koninklijke Burgers' Zoo, Arnhem
Architektur - Koninklijke Burgers' Zoo / Sijven Eindhoven, Arnhem
Baukonstruktion - ABT, Velp
Detaillierte Baukonstruktion - Staalbouwkundig Adviesburo Van Odenhoven
Performance - P&H Adviseurs Construction & Real Estate (construction management and supervision), Veldhoven
Stahlkonstruktion - Moeskops Steel Construction, Bergeijk
Allgemeine Projektbeschreibung
Weltweit verschwinden große Mangrovenflächen, obwohl sie eine essenzielle Funktion für die Natur haben. Burgers' Zoo will bei den Besuchern sensibilisieren und hat in Arnheim die größte überdachte Mangrove der Welt gebaut. Die Mangrove basiert auf den Mangrovenwäldern des mittelamerikanischen Landes Belize. Beim Betreten von Burgers' Mangrove beginnt die Reise über eine Stahlbrücke über das Seekuhbecken (100 m3). Anschließend geht die Route auf einer Plattform durch den Mangrovenwald weiter. In diesem extrem salzigen Klima, in dem bei Ebbe und Flut unterschiedliche Bedingungen herrschen, können nur wenige Pflanzenarten überleben. Durch ein gebogenes Acrylfenster von 12 m Länge und 1,8 m Höhe entsteht direkter Sichtkontakt zu den karibischen Seekühen. Burgers' Mangrove wird von einer 60 m langen Stahlkuppelkonstruktion überdacht. Das Becken der karibischen Seekühe ist mit 1 Million Liter Wasser gefüllt.
Beschreibung des Stahlbaus und/oder der Verwendung von Stahl
Das Konstruieren ist ein integraler Prozess, bei dem Entscheidungen abgewogen werden. Bei der Mangrovenhalle war die größte Überlegung bei der Bemessung die sorgfältige Wahl zwischen einer möglichst großen Fläche für die Präsentation des Öko-Displays innerhalb einer optimalen Gebäudeform und andererseits einem möglichst großen Volumen, wobei die Konstruktionskosten durch die kleinstmögliche Fassaden-/Dachfläche gesteuert werden. Außerdem musste die Konstruktion wie bei Burgers 'Bush and Burgers' Desert außen realisiert werden. Die gewählte bogenförmige Dachkonstruktion passt gut zu den oben genannten Anforderungen. Die Konstruktion ist in der Mitte am höchsten, was das Erlebnis des Öko-Displays optimal macht und Baumwachstum ermöglicht. An den unteren Kuppelteilen bleibt genügend Resthöhe, um den Raum funktional zu nutzen und die Fläche der vertikalen Fassade ist minimal gehalten.
Die Kuppelkonstruktion ist in Stahl ausgeführt, was an sich schon bemerkenswert ist, da viele dieser Konstruktionen in Holz ausgeführt sind. Stahl wurde gewählt, weil dieses Öko-Display viel Tageslicht benötigt. Eine Holzkonstruktion würde aufgrund ihrer großen Profilabmessungen den Lichteinfall stark reduzieren und viele Schatten erzeugen.
Für die geforderten hohen Zugkräfte im Unterring scheint Stahl wesentlich besser geeignet zu sein.
Die Kuppel wird in eine Richtung von Stahlrohren mit einem Durchmesser von 323 mm und einer Wandstärke von 8 mm überspannt. Die Rohre verlaufen aufgrund der doppelten Krümmung der Kuppel nicht parallel zueinander, sondern in der Regel etwa 4 Meter voneinander entfernt. Die größte Spannweite besteht aus fünf vorgefertigten Teilen mit einer durchschnittlichen Länge von 13 Metern; die kleineren Spannweiten bestehen aus weniger Teilen. Alle zehn Schrauben werden die Teile mit Flanschverbindungen verbunden. Ein wichtiges Detail ist, dass die Flansche im Herzen sogenannte Entzinkungslöcher haben, um eine Beschädigung des feuerverzinkten Stahls zu verhindern. Denn die gesamte Konstruktion ist äußeren Bedingungen ausgesetzt, da die eigentliche Dachabdichtung darunter hängt.
Zwischen den Hauptrohren befinden sich Diagonalstrebenverbindungen, bestehend aus Rohren mit einem Durchmesser von 193 mm und einer Wandstärke von 8 mm. Die Streben sind mit Gabelgelenken mit den Hauptrohren verbunden. Die Platten dieser Anschlüsse sind an den Haupt- und Strebenrohren vorgefertigt. Dies erforderte genaue Abmessungen und Arbeit, da jedes Gabelgelenk aufgrund der doppelten Krümmung der Kuppel in einem anderen Winkel steht. Bei der Montage der Hauptrohre und der Streben wurde das Ganze zeitweise von drei Hilfskonstruktionen getragen. Dies war notwendig, da die Kuppel erst dann ihre Festigkeit gewinnt, wenn die Kuppelkonstruktion tatsächlich geschlossen ist. Die Kuppel wird Schritt für Schritt aufgebaut. Nach dem Schließen der Kuppel wurde die Hilfskonstruktion entfernt.
Der untere Ring nimmt alle Kräfte der Kuppel auf. Er besteht aus den gleichen Rohren wie die Hauptträger: Rohre mit einem Durchmesser von 323 mm und einer Wandstärke von 8 mm. Auch dieser Träger besteht aus vorgefertigten Teilen, die für zusätzliche Sicherheit mit geschweißten Flanschen von 40 mm Dicke verbunden sind. Die Hauptrohre der Kuppel sind am unteren Ring angeflanscht. Daran werden kurze Schlauchstücke mit einer Flaschenplatte am Kopf angeschweißt. Auch bei diesen Kupplungsstücken waren enge Abmessungen und Genauigkeit gefordert, da die Lage dieser Anschlüsse aufgrund der Krümmung der Kuppel für jedes Hauptrohr wiederum unterschiedlich war.
Der untere Ring wird allein durch Stahlstützen (HEA 240-Profile) getragen, die, wie bereits angedeutet, einen Abstand zwischen 4,50 und 5,00 m haben. Durch die Veränderung des Bodenniveaus haben die Stützen unterschiedliche Längen. Zwischen den Stützen ist hier und da eine Windabstützung angebracht. Alle Stützen werden bei der Montage verspannt und bei der Montage der Kuppelkonstruktion befindet sich der Zugträger alle zwei Stützen.
Besondere konstruktive Cleverness / Details
Am Rand der Kuppel läuft die Netzstruktur ringförmig zusammen. Dieser Ring wird von Pendelstützen getragen und zwischen den Stützen wurden Diagonalverbände angebracht.
Der untere Segmentierungsring hat die Abmessungen Ø 323,9 x 8 S355J2H, die vom Kunden geforderten Bedingungen waren wie folgt:
- Die Verbindung muss der Normalkraft Nc,Rd = 2818 kN . standhalten
- Thermisch verzinkte Konstruktion benötigt „Dolinen“ ≥ 30% des Querschnitts
- Keine Stahlverbindung ungeschweißt erlaubt, auch nicht innen (beidseitige Kehlnähte oder Stumpfnähte)
- Außerhalb der Konstruktion ist das Ansammeln von Schmutz, Blättern usw. nicht zulässig.
- Anschlüsse für Montage nur mit Schrauben (kein Schweißen vor Ort)
Die endgültige Lösung der Anschlüsse wurde mit IDEA StatiCa Connection berechnet.
Für die Bemessung des Diagonalverbandes stellte sich folgende Herausforderung:
- Diese Struktur ist sehr empfindlich gegenüber Fertigungstoleranzen
- Die Löcher zum Verzinken schwächen den kritischen Querschnitt
- 1 Lippe nur an 1 Seite schweißbar
Durch den Einsatz von IDEA StatiCa Connection konnten all diese Probleme mit perfekt verschweißten Platten und ohne Löcher zum Verzinken gelöst werden.
Vereinigtes Königreich
Abschluss
Um es mit den Worten des Ingenieurteams zu sagen: "Konstruieren in Idea StatiCa Connection ist wie die Verwendung von LEGO-Steinen für den Konstrukteur oder Bauingenieur."
Bildnachweis: ABT B.V.
Kiernan Structural Steel
Irland