Die Idee war, einen variablen Raum zu schaffen, in dem das ganze Jahr über verschiedene Veranstaltungen stattfinden können und der den unterschiedlichen klimatischen Bedingungen in der Region Rechnung trägt, sei es die Strenge des Winters oder die Hitze des Sommers.
Im Mittelpunkt des Projekts steht eine Überdachung mit einer photovoltaischen Glasschicht, die sich über den gesamten Platz erstreckt. Sie ist so konzipiert, dass sie die Sonnenenergie nutzt und eine nachhaltige Stromversorgung für den Betrieb des Marktes gewährleistet. Mit einer Gesamtfläche von 4 300 Quadratmetern ist die Überdachung strategisch in zwei verschiedene Plattformen unterteilt, nämlich die obere und die untere.
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Über das Projekt
Das Primärtragwerk besteht aus einer Reihe von Stahlbindern, die eine Gesamtlänge von 45 Metern überspannen, mit einer mittleren Spannweite von 29,6 Metern und Auskragungen von 7,7 Metern auf jeder Seite des Daches. Diese Binder sind parallel angeordnet und haben einen Abstand von 7,4 Metern zueinander. Das Hauptfachwerk weist eine variable Höhe auf, die etwa 2,5 Meter über den Säulen und 2 Meter in der Mitte der Spannweite beträgt. Darüber hinaus verfügt die Struktur über Rohrpfetten, an denen das Photovoltaik-Strukturglas befestigt ist.
Gemäß den architektonischen Vorgaben wurde das gesamte Bauwerk sorgfältig mit kreisförmigen Hohlprofilen konstruiert. Die Komplexität des Herstellungsprozesses machte eine Einstufung der Stahlkonstruktion in die Ausführungsklasse EXC3 gemäß der Norm EN 1090-2 erforderlich.
Technische Herausforderungen
Das Stahlgerüst stellte zahlreiche Herausforderungen dar und war sehr komplex. Die meisten davon ergeben sich aus den Anforderungen des Projektarchitekten und der Tatsache, dass die gesamte Struktur vollständig aus CHS-Profilen konstruiert wurde. Für CHS-Profile gibt es im Allgemeinen nur sehr wenige Anhaltspunkte in den Regelwerken, und es sind in der Regel fortschrittlichere numerische Lösungen erforderlich. Dies ist insbesondere bei einer derart komplexen Geometrie der Fall, die zu Knoten führt, an denen Bauteile aus verschiedenen Richtungen gleichzeitig zusammenlaufen.
Ein weiteres Problem war die notwendige Transportfähigkeit in einem Gebiet mit strengen Beschränkungen für den Schwerlastverkehr, was eine erhebliche Hürde darstellte. Daher mussten die Hauptträger, die jeweils 45 Meter überspannen, in kleinere Segmente unterteilt werden, die vor der endgültigen Montage vor Ort zusammengesetzt werden konnten, um die logistischen Beschränkungen wirksam zu umgehen.
Darüber hinaus wurde das Einbringen von Vorkammern in die Hauptträger unumgänglich, um die Durchbiegungen innerhalb der Stahlkonstruktion genau zu regulieren. Diese Maßnahme war von entscheidender Bedeutung, da die Glasüberdachung empfindlich auf erhebliche Durchbiegungen reagiert und eine sorgfältige Kontrolle der Strukturelemente erfordert.
Lösungen und Ergebnisse
Aufgrund der komplexen Geometrie der Verbindungen wurde bei der Planung ein iterativer Prozess angewandt. Ohne die Möglichkeit der BIM-Verknüpfung zwischen IDEA StatiCa und Tekla Structures wäre dies aufgrund der mühsamen Modellierung sehr zeitaufwändig. IDEA StatiCa Connection wurde dann hauptsächlich für die Analyse des Verhaltens der Verbindungen verwendet.
Ohne die Software Idea Statica wäre der Entwurfsprozess der Stahlverbindungen in einem Projekt mit diesen Merkmalen extrem schwierig geworden. Die Interoperabilität zwischen IDEA StatiCa, der BIM-Modellierungssoftware und der Statiksoftware ermöglichte eine interessante Prozessoptimierung.
José Manuel Silva
Technischer Direktor und Statiker – STEELPLAN
Portugal
In der ersten Phase wurden die Verbindungen aus einer analytischen Perspektive und sogar mit einer wichtigen Erfahrungskomponente dimensioniert. Das Ergebnis dieser Entwurfsphase wurde in das in Tekla Structures entwickelte BIM-Modell eingearbeitet und dessen Entwurf mit der Knotengeometrie und den Struktureinzelnheiten kompatibel gemacht.
In der zweiten Phase wurde die verfeinerte Geometrie direkt aus Tekla Structures in IDEA StatiCa importiert, und alle Sicherheitsüberprüfungen und Anpassungen wurden durchgeführt, um den endgültigen Entwurf zu erstellen.
Neben der klassischen EPS-Analyse musste das CHS, wie andere dünnwandige Profile auch, auf Knickverhalten überprüft werden. Und leider trat aufgrund der vielen mit der Hauptsäule verbundenen Stäbe ein Problem mit Knicken auf. Das Ingenieurteam von Steelplan (José Manuel Silva, Joao Pimenta) war jedoch in der Lage, eine elegante Lösung zu finden, die den architektonischen Anforderungen entsprach und die Sicherheit der Konstruktion gewährleistete.
Die Finite-Elemente-Analyse ist notwendig, um eine solche komplexe Verbindung zu entwerfen und das tatsächliche Verhalten unter einer bestimmten Belastung zu sehen. Und das ist genau das, was IDEA StatiCa bietet. Und man kann die Verbindung leicht ändern und in kurzer Zeit neu berechnen.
João Pimenta
Stahlbauingenieur – STEELPLAN
Portugal
Ursprünglich an die Oberfläche geschweißte Knotenbleche wurden durch Bleche ersetzt, die den gesamten Querschnitt der Hauptsäule durchdringen und ein "Kreuz" im Inneren des Hohlprofils bilden. Dadurch konnten die Abmessungen der Hauptelemente gegenüber dem ursprünglichen Entwurf nahezu unverändert bleiben.
Nach einigen Interaktionen war die endgültige Geometrie perfekt definiert, und alle Sicherheitsprüfungen gemäß den Eurocodes wurden durchgeführt.
Über Steelplan
Steelplan konzentriert sich auf die Bereiche Stahlbauplanung und -details, BIM-Modellierung und Arbeitsvorbereitung für Stahlbaufirmen. Steelplan hat seinen Sitz in Braga, im Norden Portugals, einer sehr bedeutenden Region für den Stahlbau im Land.
Die Kompetenz des Unternehmens basiert auf der Dynamik und dem Wissen seiner Ingenieure, die über eine große Erfahrung in der metallverarbeitenden Industrie verfügen und an Referenzprojekten auf nationaler und internationaler Ebene beteiligt waren.
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