สวนสัตว์เบอร์เกอร์ส์ โซน Mangrove, อาร์นเฮม, เนเธอร์แลนด์

ข้อมูลโครงการ

สถานที่ - Antoon van Hooffplein 1, อาร์นเฮม

ผู้ว่าจ้าง - Koninklijke Burgers' Zoo, อาร์นเฮม

สถาปัตยกรรม - Koninklijke Burgers' Zoo / Sijven Eindhoven, อาร์นเฮม

การออกแบบโครงสร้าง - ABT, Velp

การออกแบบรายละเอียดโครงสร้าง - Staalbouwkundig Adviesburo Van Odenhoven

การดำเนินการ  - P&H Adviseurs Construction & Real Estate (การบริหารและควบคุมงานก่อสร้าง), Veldhoven

โครงสร้างเหล็ก - Moeskops Steel Construction, Bergeijk

คำอธิบายโครงการโดยทั่วไป

ทั่วโลกพื้นที่ป่าชายเลนขนาดใหญ่กำลังหายไป แม้ว่าป่าชายเลนมีบทบาทสำคัญต่อธรรมชาติ สวนสัตว์เบอร์เกอร์ส์ต้องการสร้างความตระหนักรู้ให้แก่ผู้เยี่ยมชม และได้สร้างป่าชายเลนในร่มที่ใหญ่ที่สุดในโลกที่เมืองอาร์นเฮม ป่าชายเลนแห่งนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากป่าชายเลนของประเทศเบลีซในอเมริกากลาง เมื่อเข้าสู่ Burgers' Mangrove การเดินทางเริ่มต้นด้วยการข้ามสะพานเหล็กเหนือแอ่งพะยูน (100 ลบ.ม.) จากนั้นเส้นทางจะดำเนินต่อบนแพลตฟอร์มผ่านป่าชายเลน พืชเพียงไม่กี่ชนิดที่สามารถอยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมที่มีความเค็มสูงนี้ ซึ่งมีสภาวะที่แตกต่างกันตามการขึ้นลงของน้ำ ด้านหน้า ผู้เยี่ยมชมสามารถมองเห็นวัวทะเลแคริบเบียนได้โดยตรงผ่านหน้าต่างอะคริลิกโค้งยาว 12 เมตร สูง 1.8 เมตร Burgers' Mangrove ถูกปกคลุมด้วยโครงสร้างโดมเหล็กขนาด 60 เมตร แอ่งน้ำของพะยูนแคริบเบียนบรรจุน้ำ 1 ล้านลิตร

คำอธิบายโครงสร้างเหล็กและ/หรือการใช้เหล็ก

การออกแบบเป็นกระบวนการแบบบูรณาการที่มีการพิจารณาตัวเลือกต่างๆ อย่างรอบคอบ สำหรับห้องโถงป่าชายเลน การพิจารณาหลักในระหว่างการออกแบบคือการเลือกอย่างรอบคอบระหว่างพื้นที่ผิวที่มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับการจัดแสดงระบบนิเวศภายในรูปทรงอาคารที่เหมาะสมที่สุด และในทางกลับกัน ปริมาตรที่มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยควบคุมต้นทุนการก่อสร้างด้วยพื้นที่ผิวผนัง/หลังคาที่น้อยที่สุด นอกจากนี้ โครงสร้างต้องสร้างจากภายนอก เช่นเดียวกับ Burgers' Bush และ Burgers' Desert โครงสร้างหลังคาโค้งที่เลือกใช้สอดคล้องกับข้อกำหนดดังกล่าวเป็นอย่างดี โครงสร้างมีความสูงสุดตรงกลาง ซึ่งทำให้ประสบการณ์การชมระบบนิเวศดีที่สุดและเอื้อต่อการเจริญเติบโตของต้นไม้ ที่ส่วนล่างของโดม มีความสูงเพียงพอสำหรับการใช้พื้นที่อย่างมีประสิทธิภาพ และพื้นที่ผิวของผนังแนวตั้งถูกลดให้น้อยที่สุด

โครงสร้างโดมออกแบบด้วยเหล็ก ซึ่งถือเป็นเรื่องที่น่าสังเกต เนื่องจากโครงสร้างประเภทนี้มักออกแบบด้วยไม้ เหล็กถูกเลือกใช้เพราะการจัดแสดงระบบนิเวศนี้ต้องการแสงธรรมชาติมาก โครงสร้างไม้จะลดปริมาณแสงที่ส่องผ่านได้อย่างมากเนื่องจากขนาดหน้าตัดที่ใหญ่ ทำให้เกิดเงาจำนวนมาก 

เหล็กเหมาะสมกว่ามากสำหรับแรงดึงสูงที่ต้องการในวงแหวนล่าง 

โดมถูกพาดในทิศทางเดียวด้วยท่อเหล็กเส้นผ่านศูนย์กลาง 323 มม. และความหนาผนัง 8 มม. ท่อไม่ขนานกันเนื่องจากความโค้งสองทิศทางของโดม แต่โดยทั่วไปห่างกันประมาณ 4 เมตร ช่วงพาดที่ใหญ่ที่สุดประกอบด้วยชิ้นส่วนสำเร็จรูปห้าชิ้นที่มีความยาวเฉลี่ย 13 เมตร ช่วงพาดที่เล็กกว่าประกอบด้วยชิ้นส่วนน้อยกว่า ชิ้นส่วนเหล่านี้เชื่อมต่อกันด้วยการเชื่อมต่อแบบหน้าแปลนพร้อมสลักเกลียวสิบตัว รายละเอียดที่สำคัญคือหน้าแปลนที่จุดศูนย์กลางมีสิ่งที่เรียกว่า "รูป้องกันการสูญเสียสังกะสี" เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของเหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน เนื่องจากโครงสร้างทั้งหมดสัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอก เพราะการปิดผนึกหลังคาจริงแขวนอยู่ด้านล่าง

ระหว่างท่อหลัก มีการเชื่อมต่อค้ำยันแนวทแยงมุม ประกอบด้วยท่อเส้นผ่านศูนย์กลาง 193 มม. และความหนาผนัง 8 มม. ค้ำยันเชื่อมต่อกับท่อหลักด้วยข้อต่อแบบส้อม แผ่นของการเชื่อมต่อเหล่านี้ถูกผลิตสำเร็จรูปเข้ากับท่อหลักและท่อค้ำยัน สิ่งนี้ต้องการขนาดและการทำงานที่แม่นยำ เนื่องจากข้อต่อแบบส้อมแต่ละตัวอยู่ในมุมที่แตกต่างกันเนื่องจากความโค้งสองทิศทางของโดม ในระหว่างการประกอบท่อหลักและค้ำยัน ทั้งหมดได้รับการรองรับชั่วคราวด้วยโครงสร้างเสริมสามชุด สิ่งนี้จำเป็นเพราะโดมจะได้รับความแข็งแรงก็ต่อเมื่อโครงสร้างโดมปิดสมบูรณ์แล้ว โดมถูกสร้างขึ้นทีละขั้นตอน หลังจากโดมปิดสมบูรณ์แล้ว โครงสร้างเสริมจึงถูกถอดออก

วงแหวนล่างรับแรงทั้งหมดจากโดม ประกอบด้วยท่อชนิดเดียวกับคานหลัก ได้แก่ ท่อเส้นผ่านศูนย์กลาง 323 มม. และความหนาผนัง 8 มม. คานนี้ยังประกอบด้วยชิ้นส่วนสำเร็จรูปที่เชื่อมต่อกันด้วยหน้าแปลนเชื่อมหนา 40 มม. เพื่อความปลอดภัยเพิ่มเติม ท่อหลักของโดมถูกยึดด้วยหน้าแปลนเข้ากับวงแหวนล่าง ชิ้นส่วนท่อสั้นถูกเชื่อมเข้ากับวงแหวนนี้พร้อมแผ่นขวดที่หัว สำหรับชิ้นส่วนเชื่อมต่อเหล่านี้ ยังต้องการขนาดและความแม่นยำที่เข้มงวด เนื่องจากตำแหน่งของการเชื่อมต่อเหล่านี้แตกต่างกันสำหรับท่อหลักแต่ละท่อเนื่องจากความโค้งของโดม

วงแหวนล่างรองรับด้วยเสาเหล็ก โปรไฟล์ HEA 240 ซึ่งดังที่ระบุไว้แล้ว มีระยะห่างระหว่าง 4.50 ถึง 5.00 เมตร เสามีความยาวแตกต่างกันเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของระดับพื้นดิน บางจุดมีการใช้ค้ำยันรับแรงลมระหว่างเสา เสาทั้งหมดถูกค้ำยันระหว่างการประกอบ และในระหว่างการประกอบโครงสร้างโดม คานดึงจะอยู่ทุกสองเสา

ความชาญฉลาดทางโครงสร้างพิเศษ / รายละเอียด

ที่ขอบของโดม โครงสร้างตาข่ายมาบรรจบกันที่วงแหวน วงแหวนนี้รองรับด้วยเสาลูกตุ้มและมีการใช้ค้ำยันแนวทแยงมุมระหว่างเสา 

วงแหวนล่างแบบแบ่งส่วน มีขนาด Ø 323.9 x 8 S355J2H เงื่อนไขที่ผู้ว่าจ้างกำหนดมีดังนี้:

• การเชื่อมต่อต้องรับแรงปกติ N_c,Rd = 2818 kN
• โครงสร้างชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนต้องมี 'รูระบาย' ≥ 30% ของหน้าตัด
• ไม่อนุญาตให้มีเหล็กที่ไม่ได้เชื่อมต่อกัน แม้แต่ภายใน (รอยเชื่อมฟิลเลตทั้งสองด้านหรือรอยเชื่อมชน)
• ภายนอกโครงสร้างไม่อนุญาตให้มีการสะสมของสิ่งสกปรก ใบไม้ ฯลฯ
• การเชื่อมต่อสำหรับการประกอบใช้สลักเกลียวเท่านั้น (ไม่มีการเชื่อมในสถานที่)

วิธีแก้ปัญหาสุดท้ายของจุดต่อได้รับการคำนวณโดยใช้ IDEA StatiCa Connection

สำหรับการออกแบบค้ำยันแนวทแยงมุม ความท้าทายมีดังนี้:

• โครงสร้างดังกล่าวมีความไวต่อความคลาดเคลื่อนในการผลิตมาก
• รูสำหรับการชุบสังกะสีทำให้หน้าตัดวิกฤตอ่อนแอลง
• ปีกหนึ่งข้างสามารถเชื่อมได้เพียงด้านเดียวเท่านั้น 

การใช้ IDEA StatiCa Connection สามารถแก้ปัญหาเหล่านี้ทั้งหมดได้ด้วยแผ่นเชื่อมที่สมบูรณ์แบบและไม่มีรูสำหรับการชุบสังกะสี

บทสรุป

ตามคำพูดของทีมวิศวกร: "การออกแบบใน Idea StatiCa Connection เปรียบเสมือนการใช้ตัวต่อ "LEGO" สำหรับนักออกแบบรายละเอียดหรือวิศวกรโครงสร้าง"

เครดิตภาพ: ABT B.V.

ABT

NL

ABT คือบริษัทวิศวกรรมแบบสหสาขาวิชาที่เชี่ยวชาญด้านการก่อสร้าง วิศวกรรมโยธา การก่อสร้าง และการติดตั้ง Details

Staalbouwkundig Adviesburo Van Odenhoven

NL

Staalbouwkundig Adviesburo van Odenhoven คือสตูดิโอออกแบบโครงสร้างเหล็กของ Marcel van Odenhoven ซึ่งทำงานเป็นวิศวกรโครงสร้างเหล็กอิสระมากว่า 30 ปี Marcel มุ่งเน้นเป็นหลักในการคำนวณรายละเอียด แต่การคำนวณแบบจำลองโดยรวมก็อยู่ในความสามารถของเขาเช่นกัน Details