Algemene projectomschrijving
Aan weerszijden van de A2 tunnel bij Utrecht ontvouwt zich over de kap het centrum van Leidsche Rijn. Voor bovenop de A2-tunnelbak ontstond de vraag naar een busstop. Met een minimaal programma van eisen en de 'handicap' van de maximale gewichtseis, is een overkapping ontworpen die zich in maat en schaal verbindt aan het stedelijk weefsel en een belangrijke schakel is in de stedelijke context: op de kop van het Berlijnplein, grenzend aan spoor en tunnelmond maakt de overkapping een front en beëindigt zo de grote open ruimte. In de andere richting maakt het zich vast aan de diagonaal uit het stedenbouwkundig frame.
Het concept bestaat uit een evenwichtsspel met staal en doek, waarin schoonheid en techniek samengaan: aan tien kolommen van 15 m hoog hangt een samengesteld driehoekig stalen frame van 55x70 m waartussen naar onder en naar boven membranen worden op- en afgespannen. Hierdoor ontstaat een kathedralisch effect. De kabels en stangen, goten en klemlijsten, hemelwaterafvoer, kleur; samen verrijken en versieren ze dit beeld en maken zo de ornamenten.
Beschrijving staalconstructie en/of gebruik van staal
De overkapping bestaat uit een staalconstructie met tien zeshoekige kelken. De kelken worden gevormd door een voorgespannen membraan. De vorm van het membraan is een klokvorm met de tuit aan de onderzijde. Tussen de tien zeshoekige kelken zijn kleinere driehoekige membraanconstructies aanwezig. Deze zijn met de punt naar boven gericht.
ABT berekende de staalconstructie en het membraandoek in een samengesteld model. Hiervoor is gebruik gemaakt van het softwarepakket Sofistik. Door staal- en membraanconstructie in een model te berekenen kon de interactie tussen staal en membraandoek meegenomen worden. Dit leverde voordelen op voor het dimensioneren van het staal.
De grote kelken worden horizontaal opgespannen in zeshoekig frames. Vanuit iedere hoek van de zeshoek loopt er een spaak naar de kolom. Aan de onderzijde worden de kelken verticaal opgespannen aan de mast. Dit detail is weggewerkt in de gootconstructie.
De verticale spankracht uit het membraan maakt evenwicht met spankabels die van het zeshoekig frame naar de top van de kolom lopen.
De kleinere membraanconstructies bestaan uit gelijkzijdig driehoekige membranen in het midden en ongelijkzijdig driehoekige membranen aan de randen. De top van deze membranen wordt verticaal opgespannen door trekkabels aan de onderzijde.
Bij de ongelijkzijdig driehoekige membranen is de onderspanning asymmetrisch. Hierdoor lijkt de onderspanning op het eerste gezicht labiel maar doordat de top en de oplegpunten niet in hetzelfde vlak liggen kan er geen instabiliteit ontstaan.
Bijzondere aspecten bouwkundig concept / ontwerp
Het samenspel van infrastructuur, techniek, materiaal en vorm. Alle onderdelen verhouden zich correct ten opzichte van elkaar: van positie kolom, fundering en gewichtsklasse, naar draaicirkels en vrije doorgang op perrons, tot lengte overspanning, interieur-kwaliteit en knoop.
Bijzondere constructieve slimmigheden / detailleringen
In het algemeen is bekend dat overkappingen door wind opgetild kunnen worden. Deze opwaartse windbelasting wordt voor een groot deel bepaald door de vorm van de constructie. In de Eurocode worden kentallen voorgeschreven voor verschillende basisvormen. De karakteristieke vorm van de overkapping komt niet voor in de norm. Er was een interpretatie van de Eurocode als gevolg noodzakelijk. Vanwege de evenwichtspuzzel was het van belang om een goede inschatting van de vormfactor van de wind te bepalen. Deze exacte informatie kan verkregen worden door het uit laten voeren van een windtunnelonderzoek. Om in een vroeg stadium te kunnen toetsen of de gehanteerde interpretatie van de Eurocode een juist beeld geeft van de werkelijk te verwachten situatie, is gekozen voor inzet van een digitaal model waarin Computational Fluid Design (CFD) is ingezet, waarmee de vormfactor is geverifieerd. Bij dit onderzoek worden windstromingen met een computerprogramma gesimuleerd. Dergelijke berekeningen worden normaliter gebruikt om onder andere windbelasting op constructies te bepalen. Het is (nog) niet mogelijk om exacte stuwdrukken te ontlenen aan CFD-berekeningen, maar we konden wel de te verwachten totale opwaartse en neerwaartse kracht op de overkapping bepalen en spiegelen aan de geïnterpreteerde Eurocode methodiek. Deze krachten kwamen redelijk overeen met vastgestelde vormfactoren waarin vastgesteld werd dat de interpretatie de juiste keuze is.
Bijzondere aspecten uitvoering
Er is nagedacht over de mogelijkheid om een van de membranen te vervangen. Indien dit nodig is, kunnen de spankabels en de spaken in de zeshoek gedemonteerd worden. Ook de aansluiting bij de goot onderin is demontabel. Alle aansluitpunten zijn dusdanig gedetailleerd dat een nieuw membraan over alle aansluitpunten heen aangebracht kan worden zodat het nieuwe membraan naadloos uitgevoerd kan worden.
Bijzondere functionele aspecten van het bouwwerk
De HOV-baan is in de toekomst vertrambaar, wat effect heeft op de lengte van de haltering, vrije doorgang en zwaardere gewichtsklasse. Hier is in het ontwerp op geanticipeerd.
De hemelwaterafvoer is geïntegreerd in de knoop bij de klemlijst. De goot is ontworpen als een ronde opvangbak met zeef, die met de hand uitneembaar is om eventueel vuil te verwijderen. Hierachter zit ook een nastelmogelijkheid geïntegreerd.
Duurzaamheid
Er is materiaal bespaard door het slim ontwerpen en modelleren van staal- en membraanconstructie (reduce).
Detaillering en conservering voor lange termijn (maintain).
Demontabel/verplaatsbaar: alle verbindingen zijn 'koud' (re-use) met verholen en esthetische boutverbindingen.
Verplaatsbaar, of op onderdelen herbruikbaar (remanufacturing) (maintain, re-use, remanufacture en ten slotte recycle).
Toekomstige gebruikswaarde
De overkapping is met grote zorgvuldigheid ontworpen en kan verschillende gebruiken dienen, zoals een busstation, maar ook markthal, of culturele manifestatie (als dak van podium of paviljoen).
Materiaalgebruik (efficiëntie)
Ontwerp en techniek komen samen in een gebouw waarin alle aanwezige onderdelen voortkomen uit een noodzakelijkheid, die samen zorgen voor de identiteit: 'the art of engineering'.
Zie ook: beschrijving staalconstructie en bijzondere constructieve slimmigheden.
Energiegebruik en verbruik tijdens bouw en gebruik
Het energieverbruik tijdens bouw en gebruik is relatief laag en is daarom geen item geworden in dit proces. Meer van invloed is dat Buiting Staalbouw op beide vestigingen, Broekland als Almelo, gebruik maakt van zonnepanelen. Dit jaar is geïnvesteerd in 620.000 kWu op jaarbasis, waarmee ongeveer 70% van benodigd verbruik wordt gedekt. Het overige, na werktijd en zondags, wordt teruggegeven aan de energieleverancier.
Mate van overlast (bouwwerkzaamheden) voor mens en dier
Door de grondwerkzaamheden naar voren te trekken, is het maaiveld slechts korte tijd een bouwplaats geweest en kon het busstation tijdig open. De dakconstructie is als een geprefabriceerd bouwpakket geleverd, waarbij veel inspanning verplaatst is naar de tekentafel, waardoor de bouwtijd verkort kon worden. De hele bouwperiode is het busstation operationeel geweest.
Innovaties op product-, concept- en bouwniveau
Het inzetten van CFD-berekeningen voor het verifiëren van windbelasting wordt nog niet toegepast. Er wordt wel onderzoek naar verricht aan de TU Eindhoven. Zeker voor membraanconstructies zou dit een goede methode kunnen zijn. Het alternatief, winddtunnelonderzoek, is prijzig, kost veel tijd en de vraag is of het doek wel voldoende nagebootst kan worden in een schaalmodel.
