Burgers’ Zoo Mangrove, Arnhem, Nederland

Arnhem, Nederland | ABT, Staalbouwkundig Adviesburo Van Odenhoven
Burgers 'Zoo Mangrove is een 3000 m2 eco-display met een zoetwaterbassin en biedt onder meer diersoorten als lamantijnen en vlinders via een zoutwater-slibvlakte met eb en vloed een natuurlijke habitat. Het verrassende landschap strekt zich uit onder een koepelvormige structuur waarvan het hoogste punt 16 m boven de grond ligt.

Project info

Locatie - Antoon van Hooffplein 1, Arnhem

Opdrachtgever - Koninklijke Burgers' Zoo, Arnhem

Architectuur - Koninklijke Burgers' Zoo / Sijven Eindhoven, Arnhem

Ontwerp constructie - ABT, Velp

Staalverbindingen - Staalbouwkundig Adviesburo Van Odenhoven

Uitvoering  - P&H Adviseurs Construction & Real Estate (management en supervisie), Veldhoven

Staalconstructie - Moeskops Steel Construction, Bergeijk

Project beschrijving

Wereldwijd verdwijnen grote stukken mangrove, hoewel ze een essentiële functie hebben voor de natuur. Burgers 'Zoo wil bewustwording creëren bij bezoekers en heeft in Arnhem de grootste overdekte mangrove ter wereld aangelegd. De mangrove is gebaseerd op de mangrovebossen van het Midden-Amerikaanse land Belize. Bij binnenkomst in Burgers ' Mangrove begint de reis over een stalen brug over het zeekoeienbassin (100 m3). Daarna gaat de route verder op een platform door het mangrovebos. Er zijn maar weinig plantensoorten die kunnen overleven in dit extreem zoute klimaat, waar bij eb en vloed verschillende omstandigheden ontstaan. Verderop wordt direct visueel contact met de Caribische zeekoeien gecreëerd dankzij een gebogen acrylvenster van 12 m lang en 1,8 m hoog. Burgers 'Mangrove is bedekt met een stalen koepelconstructie van 60 meter. Het bekken van de Caribische zeekoeien is gevuld met 1 miljoen liter water.

Beschrijving van constructie/gebruik van staal 

Ontwerpen is een integraal proces waarin keuzes worden afgewogen. Voor de mangrovehal was de grootste afweging bij het ontwerp een zorgvuldige keuze tussen een zo mogelijk oppervlak voor de presentatie van de eco-display binnen een optimale gebouwvorm en anderzijds een zo groot mogelijk volume, waarbij de constructiekosten worden beheerst door een zo klein mogelijke gevel / dakoppervlak. Daarnaast moest de constructie aan de buitenkant worden gerealiseerd, net als bij Burgers 'Bush en Burgers' Desert. De gekozen boogvormige dakconstructie sluit goed aan bij bovengenoemde eisen. De constructie is in het midden het hoogst wat de beleving van de ecodisplay optimaal maakt en boomgroei mogelijk maakt. Bij de lagere delen van de koepel is er voldoende hoogte om de ruimte functioneel te gebruiken en wordt het oppervlak van de verticale gevel tot een minimum beperkt.

De koepelconstructie is ontworpen in staal, wat op zich al opmerkelijk is, aangezien veel van deze constructies in hout zijn ontworpen. Er is voor staal gekozen omdat deze eco-display veel daglicht nodig heeft. Een houtconstructie zou door de grote profielafmetingen de lichtinval sterk verminderen, waardoor er veel schaduwen ontstaan.

Staal blijkt veel beter geschikt voor de vereiste hoge trekkrachten in de onderring.

Montagefase van staalconstructie van de burgers Mangrove

De koepel wordt in één richting overspannen door stalen buizen met een diameter van 323 mm en een wanddikte van 8 mm. De buizen lopen niet parallel aan elkaar door de dubbele kromming van de koepel, maar liggen over het algemeen ongeveer 4 meter uit elkaar. De grootste overspanning bestaat uit vijf prefabstukken met een gemiddelde lengte van 13 meter; de kleinere overspanningen bestaan ​​uit minder stukken. De onderdelen zijn gekoppeld met flensverbindingen met elk tien bouten. Een belangrijk detail is dat de flenzen in het hart zogenaamde ontzinkingsgaten hebben om aantasting van het thermisch verzinkt staal te voorkomen. Dit komt doordat de gehele constructie wordt blootgesteld aan buitenomstandigheden doordat de eigenlijke dakafdichting eronder hangt.

Tussen de hoofdliggers bevinden zich diagonale schoorverbindingen, bestaande uit buizen met een diameter van 193 mm en een wanddikte van 8 mm. De stutten zijn met vorkverbindingen verbonden met de hoofdliggers. De platen van deze verbindingen worden geprefabriceerd op de hoofd- en steunbuizen. Dit vereiste precieze afmetingen en werk, omdat elke vorkverbinding onder een andere hoek staat door de dubbele kromming van de koepel. Bij de montage van de hoofdleidingen en de schoren werd het geheel tijdelijk ondersteund door drie hulpconstructies. Dit was nodig omdat de koepel pas aan kracht wint als de koepelconstructie ook daadwerkelijk gesloten is. De koepel wordt stap voor stap opgebouwd. Nadat de koepel was gesloten, werd de hulpconstructie verwijderd.

De onderste ring absorbeert alle krachten van de koepel. Het is samengesteld uit dezelfde buizen als de hoofdliggers: buizen met een diameter van 323 mm en een wanddikte van 8 mm. Ook deze balk is opgebouwd uit geprefabriceerde onderdelen, die voor extra veiligheid zijn verbonden met gelaste flenzen van 40 mm dik. De hoofdbuizen van de koepel zijn geflensd aan de onderste ring. Hieraan worden korte stukjes buis vastgelast met een flensplaat op de kop. Voor deze koppelstukken waren ook strakke afmetingen en nauwkeurigheid vereist, omdat de positie van deze verbindingen weer per hoofdbuis verschillend was vanwege de kromming van de koepel.

De onderring wordt op zichzelf ondersteund door stalen kolommen, HEA 240 profielen, die, zoals reeds aangegeven, tussen 4,50 en 5,00 m uit elkaar staan. Door de verandering van het maaiveld hebben de kolommen verschillende lengtes. Hier en daar is tussen de kolommen een windverband aangebracht. Alle kolommen worden geschoord tijdens de montage en tijdens de montage van de koepelconstructie is de trekbalk om de twee kolommen.

Speciale constructieve details

Aan de rand van de koepel komt de netstructuur samen in een ring. Deze ring wordt gedragen door pendelzuilen en tussen de kolommen is diagonale versteviging aangebracht.

De segmentatiebodemring heeft een afmeting Ø 323,9 x 8 S355J2H, de door de opdrachtgever gestelde voorwaarden waren als volgt:

    • De verbinding moet de normaalkracht Nc, Rd = 2818 kN kunnen weerstaan
    •  Thermisch verzinkte constructie vereist ‘zinkgaten’ ≥ 30% van de doorsnede
    • Geen staal ongelast verbonden toegestaan, zelfs niet inwendig (beide zijden hoeklassen of stuiklas)
    • Buiten de constructie is het niet toegestaan om vuil, bladeren, etc. op te hopen
    • Aansluitingen alleen voor montage met bouten (geen laswerk ter plaatse)

De uiteindelijke oplossing van de verbindingen werd berekend met IDEA StatiCa Connection.

Spanningen in flensplaat voor staalverbinding in IDEA CONNECTION
flensplaat berekend met IDEA StatiCa CONNECTION

Voor het ontwerp van de diagonale schoren was de uitdaging de volgende:

  • een dergelijke structuur is erg gevoelig voor fabricagetoleranties
  • de gaten voor verzinken verzwakken de kritische doorsnede
  • 1 lip slechts aan 1 kant lasbaar
Schetsplaat aansluiting berekend met IDEA CONNECTION

Door gebruik te maken van IDEA StatiCa Connection konden al deze problemen worden opgelost met perfect gelaste platen en zonder gaten voor verzinken.

dubbele schetsplaat gelast op buisprofiel in IDEA CONNECTION
Spanningen in buisverbinding schetsplaat IDEA CONNECTION
Gelaste dubbele schetsplaat berekend met IDEA CONNECTION

Conclusie

Gezegd met de woorden van het technische team: "Ontwerpen in IDEA StatiCa Connection is als het gebruik van de" LEGO "-stenen voor de constructeur."

Foto credits: ABT B.V.

ABT

ABT

Staalbouwkundig Adviesburo Van Odenhoven

Staalbouwkundig Adviesburo Van Odenhoven

Staalbouwkundig Adviesburo van Odenhoven is a steel construction studio by Marcel van Odenhoven, who performed as an independent steel constructor for over 30 years. Marcel is mainly focused on detail calculations, but global model calculations are also within his skills.