Projektdaten
Ort - Antoon van Hooffplein 1, Arnhem
Bauherr - Koninklijke Burgers' Zoo, Arnhem
Architekt - Koninklijke Burgers' Zoo / Sijven Eindhoven, Arnhem
Tragwerksplanung - ABT, Velp
Tragwerksplanung Detailnachweise - Staalbouwkundig Adviesburo Van Odenhoven
Bauausführung - P&H Adviseurs Construction & Real Estate (construction management and supervision), Veldhoven
Stahlbau Konstruktion - Moeskops Steel Construction, Bergeijk
Allgemeine Projektbeschreibung
Weltweit verschwinden große Mangrovengebiete, obwohl sie eine wesentliche Funktion für die Natur haben. Der Burgers' Zoo will die Besucher sensibilisieren und hat in Arnheim die größte überdachte Mangrove der Welt gebaut. Die Mangrove basiert auf den Mangrovenwäldern des zentralamerikanischen Landes Belize. Beim Betreten der Burgers' Mangrove beginnt die Reise über eine Stahlbrücke über das Seekuhbecken hinweg. Dann geht es weiter auf einer Plattform durch den Mangrovenwald. Nur wenige Pflanzenarten können in diesem salzigen Klima überleben, in dem bei Ebbe und Flut unterschiedliche Bedingungen auftreten. Dank eines 12 m langen und 1,8 m hohen gebogenen Acrylfensters entsteht ein direkter Sichtkontakt zu den karibischen Seekühen. Burgers' Mangrove ist mit einer 60 Meter spannenden Stahlkuppelkonstruktion überdacht. Das Becken der karibischen Seekühe ist mit 100 m³ Wasser gefüllt.
Beschreibung der Stahlkonstruktion
Design ist ein integraler Prozess, bei dem Entscheidungen abgewogen werden. Für die Mangrovenhalle war die wichtigste Überlegung bei der Planung die sorgfältige Wahl zwischen einer möglichst großen Oberfläche für die Darstellung des Öko-Displays in einer optimalen Gebäudeform und einem möglichst großen Volumen, wobei die Baukosten durch das kleinstmögliche Verhältnis Fassaden-/Dachfläche bedingt waren. Außerdem musste sich die Tragkonstruktion außen befinden. 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 das Wachstum von Bäumen ermöglicht. An den seitlichen Teilen der Kuppel ist genügend Resthöhe vorhanden, um den Raum funktional zu nutzen.
Die Kuppelstruktur besteht aus Stahl, was an sich bemerkenswert ist, da viele dieser Strukturen aus Holz bestehen. Stahl wurde gewählt, weil dieses Öko-Display viel Tageslicht benötigt. Eine Holzkonstruktion würde den Lichteinfall aufgrund ihrer großen Trägerhöhen erheblich reduzieren und viel Schatten erzeugen. Außerdem ist Stahl für die hohen Zugkräfte im unteren Ring viel besser geeignet.
Die Kuppel wird in einer 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, sind jedoch im Allgemeinen etwa 4 Meter voneinander entfernt. Die größte Spannweite besteht aus fünf vorgefertigten Teilen mit einer durchschnittlichen Länge von 13 Metern. Die Bauteile sind durch Flanschverbindungen mit zehn Schrauben verbunden. Die Flansche haben im Innern Zinkeinlauf- bzw. Luftaustrittsöffnungen. Die gesamte Konstruktion ist der äußeren Witterung ausgesetzt ist, da das Foliendach darunter hängt.
Zwischen den Hauptrohren befinden sich diagonale Streben, die aus Rohren mit einem Durchmesser von 193 mm und einer Wandstärke von 8 mm bestehen. Die Streben sind durch Gabel-Verbindungen mit den Hauptrohren verbunden. Die Platten dieser Verbindungen sind vorgefertigt. Dies erforderte eine genaue Planung 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 die Kuppel vorübergehend von einer Hilfsstruktur getragen. Dies war notwendig, da die Kuppel erst dann allein trägt, wenn die Konstruktion tatsächlich geschlossen ist.
Der untere Ring nimmt alle Kräfte aus der Kuppel auf und besteht aus den gleichen Rohren wie die Hauptträger. Der Ring besteht ebenfalls aus vorgefertigten Teilen, die zur zusätzlichen Sicherheit mit Flanschen von 40 mm Dicke verbunden sind. Die Hauptrohre der Kuppel sind an den unteren Ring angeflanscht. Für diese vorgefertigten Bauteile waren ebenfalls genaue Planung und Arbeit erforderlich, da die Position dieser Verbindungen aufgrund der Krümmung der Kuppel für jedes Hauptrohr wieder unterschiedlich war.
Besondere konstruktive Details
Am Rand der Kuppel kommt die Netzstruktur in einem Ring zusammen. Dieser Ring wird von Pendelstützen getragen und zwischen den Stützen wurde eine Diagonalverstrebung angebracht. Der untere Segmentierungsring hat das Maß Ø 323,9 x 8 in S355J2H. Die vom Kunden geforderten Bedingungen waren wie folgt:
- Die Verbindung muss einer Normalkraft von 2.818 kN standhalten
- Die feuerverzinkte Konstruktion benötigt Zinkeinlauf- bzw. Luftaustrittsöffnungen ≥ 30% des Querschnitts
- In der Dachkonstruktion dürfen sich kein Schmutz, Blätter usw. ansammeln
- Die Montage der Anschlüsse darf nur durch Schrauben erfolgen (kein Schweißen vor Ort)
Die Verbindungen wurde unter Verwendung von IDEA StatiCa Connection berechnet.
Für das Design der Gabel-Verbindungen waren die Herausforderungen folgende:
- Die Struktur ist sehr anfällig gegenüber Herstellungstoleranzen
- Die Löcher zum Verzinken schwächen den kritischen Querschnitt
- Die Gabelbleche können aus Platzgründen nur an einer Seite geschweißt werden
Durch die Verwendung von IDEA StatiCa Connection konnten all diese Herausforderungen perfekt gelöst werden.
Fotonachweis: ABT B.V.