Gevelbehoud constructiesteun

Boedapest
Dit artikel is ook beschikbaar in
In het kader van een herontwikkelingsproject van het Bem Center in Boedapest, Hongarije, kreeg STEELEXPERT Ltd. de opdracht een tijdelijke oplossing te bedenken voor de gevelbehoud. Het doel was om de gevel van het gebouw te behouden terwijl de interne structuur wordt herbouwd om aan het nieuwe concept te voldoen. IDEA StatiCa werd gebruikt om verbindingen te ontwerpen voor een modulaire, lichte, maar robuuste staalconstructie die bestand is tegen wind en past in de dichte infrastructuur van het stadscentrum.

Over het project

Het Bem Center, dat uitkijkt over het Bem-plein bij de Donau, dateert uit de 19e eeuw en is een van de belangrijkste monumenten van Boedapest. Het belangrijkste deel van het gebouw, de Radetzky-kazerne, was getuige van een belangrijke demonstratie van de Hongaarse Revolutie in 1956 en werd zo een symbool en een integraal onderdeel van het geheugen van de stad.

Na tientallen jaren van verval werd het vervallen gebouw uiteindelijk gepland voor herontwikkeling als onderdeel van het Bem-project, dat tot doel heeft een nieuw gebouwencomplex te creëren van de voormalige kazerne en het aangrenzende gebouwenblok. Alle onderdelen moeten met elkaar worden verbonden tot een modern geheel dat past bij de 21e eeuw maar ook eer betoont aan de geschiedenis. Vanaf 2023 zal het complex dienst doen als hotel en kantoorgebouw, en de gedeeltelijk open passage moet plaats bieden aan winkels en cafés. De restauratie van het Bem-plein zelf maakt ook deel uit van het project, zodat de plek opnieuw een bruisende sociale plek kan worden voor zowel de lokale bevolking als toeristen die Boedapest bezoeken.

Technische uitdagingen

Gezien de historische en architectonische waarde van het Bem Center was het behoud van de historiserende gevel en ornamenten de prioriteit van het project. Het interieur van het gebouw was echter in verval en zou worden gesloopt, dus was er een tijdelijke oplossing nodig om de gevel op zijn plaats te houden. Dit stelde ons voor een aantal grote uitdagingen.

De constructie moest in de eerste plaats de gevel ondersteunen terwijl de rest van het gebouw werd verwijderd, en bovendien een betrouwbare bescherming bieden tegen de aardbeving en de hevige wind die soms op de locatie voorkomen. Het was echter niet mogelijk om de constructie aan de voorkant van het gebouw te ondersteunen vanwege de dichte ondergrondse leidingen van openbare nutsbedrijven zoals afvalbuizen, water, gas, elektriciteit (inclusief hoogspanning), telecommunicatie en bedrading van verkeerslichten. Er was niet genoeg ruimte voor zelfs maar een dunne externe ondersteuning zodat een speciale technische oplossing moest worden ontworpen.

Naast de bovengenoemde eisen en beperkingen waren er bij die gelegenheid archeologische opgravingen gepland in het gebied, zodat de draagconstructie moest voorzien in extra zijdelingse verstevigingen ter compensatie van de verwijderde grondlagen.


Oplossingen en resultaten

Zoals reeds opgemerkt, was het niet mogelijk om de staalconstructie aan de voorzijde van het gebouw ondergronds te verankeren. Om de vereiste stijfheid te bereiken besloot STEELEXPERT om orthogonale vakwerkliggers (verticaal en horizontaal) te gebruiken. De kunst was om de gehele constructie van binnenuit het gebouw te ondersteunen; hiertoe werden verticale kolommen achter de muur in de grond gezet en via de gevelramen met V-vormige schoren verbonden met de voorconstructie.

Het orthogonale structurele systeem - verticale en horizontale spanten, rechtstreeks verbonden met de metselwerkmuur - kan de stabiliteit en integriteit van de oude metselwerkmuur garanderen tot een windsnelheid van 40 km/u. De bouwwerken zouden echter anderhalf jaar in beslag nemen, wat lang genoeg was om in die periode een zware windstorm of seismische activiteit te kunnen verwachten, zodat aanvullende maatregelen nodig waren om de structurele integriteit van de muur onder extremere omstandigheden te handhaven. Om dat te bereiken heeft STEELEXPERT drie liggers toegepast om de krachten te verdelen tussen de verticale spanten, en vijf lange diagonale schopbalken ("kickers") aan de achterzijde van de gevel, verankerd op paalfunderingen.

De complete staalconstructie van de gevel woog 110 ton en bevatte ongeveer 20 verschillende soorten verbindingen. STEELEXPERT ontwierp ze met behulp van IDEA StatiCa. Het meest complex waren de verbindingen tussen de horizontale liggers en de diagonale schopbalken, en die tussen de liggers en de V-vormige schoren die de liggers met de spanten aan de voorzijde verbinden. Met veel verschillende hoeken en excentriciteiten was dit anders zeer moeilijk geweest.

Sommige verbindingen hadden zo'n complexe geometrie dat zonder IDEA StatiCa de juiste berekeningen en vooral optimalisaties helemaal niet mogelijk zouden zijn geweest.
Csaba Bán
Csaba Bán
Sr. Structural Engineer, CEO & Owner – STEELXPERT Ltd.

Tijdens sommige bouwfasen moesten geselecteerde funderingen voor steunelementen worden verwijderd om plaats te maken voor graafmachines en omvangrijke ondergrondse werkzaamheden. Deze tijdelijke ongelijke verdeling van krachten moest ook in het ontwerp worden verwerkt. IDEA StatiCa hielp ervoor te zorgen dat de constructie tijdens deze bouwfasen optimaal stijf was en veilig aan zijn doel voldeed.

Na vele jaren van handberekeningen hebben wij nu eindelijk een software-instrument dat ons echt helpt de uitdagingen waarmee wij worden geconfronteerd, aan te gaan.
Csaba Bán
Csaba Bán
Sr. Structural Engineer, CEO & Owner – STEELXPERT Ltd.

IDEA StatiCa biedt een rijke keuze aan sjablonen waardoor de technici van STEELEXPERT de rompslomp van het vanaf nul ontwerpen van de verbindingen bespaard bleef; de daaropvolgende presentatie van de geometrie en eindcontrole was veel eenvoudiger met de IDEA StatiCa rapportgenerator.

De samenwerking met andere teams verliep soepel dankzij de online viewer IDEA StatiCa. De staalconstructeur kreeg van STEELEXPERT een compleet ontwerp en kon dat in een handige online tool overzichtelijk in 3D bekijken, met rotatie en inclusief alle details.

In het algemeen kan worden gesteld dat de voordelen van IDEA StatiCa het werk veel sneller hebben doen verlopen. De volledige ontwerpfase van de elementen nam twee tot drie maanden in beslag, en de technici van STEELEXPERT zijn het erover eens dat het volledig opnieuw ontwerpen van alle verbindingen tot anderhalve maand extra werk zou hebben gevergd. Met andere woorden, het zou de totale projecttijd bijna verdubbelen. De ontwerpers wijzen er ook op dat een correcte berekening van sommige complexe verbindingen in het geheel niet mogelijk zou zijn. Dit betekent dat zij voor een niet-optimale oplossing zouden moeten kiezen. IDEA StatiCa heeft dus geholpen om alle uitdagingen zonder compromissen op te lossen.

IDEA StatiCa is een geweldig hulpmiddel en heeft ons veel geholpen. Zonder de software en de kennis ervan kun je niet concurrerend zijn in deze markt.
Csaba Bán
Csaba Bán
Sr. Structural Engineer, CEO & Owner – STEELXPERT Ltd.

Over STEELEXPERT

STEELEXPERT Ltd. is een in Budapest gevestigd ontwerpbureau, dat zich voornamelijk bezighoudt met het ontwerpen van staalconstructies. De oprichter en CEO is Csaba Bán heeft al meer dan 25 jaar ervaring met het ontwerp van staalconstructies, numerieke simulaties van dynamica, breuk en vermoeiing van constructies. Hij is ook deskundig op het gebied van staalversterking van constructies en analyse van mechanische apparatuur. Het bureau is trots op zijn alomvattende aanpak van technische uitdagingen, uitstekende analytische capaciteiten en resultaten van hoge kwaliteit.

Bekijk het interview met de ingenieurs