Voor de nieuwe collectiepresentatie van de tentoonstelling STEDELIJK BASE is het constructieve ontwerp voor de extreem slanke stalen vrijstaande wanden gemaakt in nauwe samenwerking met AMO, Arup en Stedelijk Museum. Tata Steel Nederland leverde het staal.
| Locatie | Museumplein 10, Amsterdam |
|---|---|
| Opdracht | Stedelijk Museum, Amsterdam |
| Architectuur | OMA/AMO, Rotterdam |
| Constructief Ontwerp | Arup, Amsterdam |
| Staalconstructie | Stieva Metaalbewerking, Aalsmeer |
Stedelijk Base, de nieuwe collectieopstelling van Het Stedelijk Museum Amsterdam, presenteert sinds eind 2017 moderne iconen in een nieuwe opstelling van vrijstaande wanden. De slanke stalen wanden, deels met hout bekleed, staan verspreid door een grote expositieruimte in de kelderverdieping, en tonen zowel industriële vormgeving als moderne (beeldende) kunst. Stijfheid en stabiliteit is leidend bij het ontwerp, waarbij een risicoanalyse moet worden gemaakt van eventuele waarschijnlijkheden. Stedelijk Base bevindt zich in de grote zaal (1.100 m2) van de in 2012 geopende nieuwe vleugel, die ontworpen is door Benthem Crouwel Architecten. In deze tentoonstellingsopstelling kunnen bezoekers hun eigen route kiezen en worden zo in staat gesteld nieuwe relaties te leggen tussen belangrijke werken uit de collectie. Stedelijk Base, geopend op 16 december, toont met bijna 700 kunstwerken de ontwikkeling in de moderne kunst vanaf eind 19e eeuw tot heden met kunstenaars. AMO uit Rotterdam ontwierp de open, 'labyrintische' plattegrond met vrijstaande wanden en vitrines waardoor bezoekers zich vrij kunnen bewegen langs de verschillende kunstvormen- en stromingen. Stedelijk Base is het sluitstuk in de visie van het museum voor de vernieuwde indeling van het gebouw.
De vrijstaande wanden variëren in lengte en hoogte en zijn onderling verschillend verbonden. Hierdoor zijn niet alleen alle wanden uniek, maar wijkt het gedrag ook af van de bestaande, vaste museumwanden. Behalve stabiliteit en sterkte is met name voor het ophangen van de kunstwerken stijfheid bepalend, uitgedrukt in een vervorming van enkele millimeters bij een zeldzaam voorkomende belasting vergelijkbaar met een omvallend persoon, die tegen de wand aanbotst (1 kN horizontale puntlast).
De relatief zware wanden (~530 kg voor een plaat van 1,5x3x 0,015m) zijn als bouwpakket via de lift aangevoerd en geïnstalleerd op de kelderverdieping, wat eisen stelt aan de transportafmetingen (maximaal 1,5x4 m). De wanden staan direct op de eikenhouten parketvloer, zonder verankering, en zijn dus relatief eenvoudig te (de)monteren. De wanden zijn op een belasting verdelende voetplaat geplaatst die tevens de stabiliteit verzorgt. Het moment door een horizontale belasting en het eigen gewicht valt binnen het kantelpunt van de wand.
De wanden zijn opgebouwd uit plaatsegmenten van 1,5 m breed, 15 mm dik en variërend tussen 2,5 en 4 m hoog die aan de onderzijde horizontaal met een tweede plaat gekoppeld worden. Deze koppelingsplaat is opgenomen in de wandafwerking waardoor de wanddikte inclusief afwerking minder dan vijf centimeter is. Op de voetplaat zijn ter verstijving loodrecht schotten geplaatst. Alle verbindingen zijn uit het zicht aangebracht met verzonken bouten en in het staal getapte gaten.
Eerst is een wandopstelling in het museum getest, om montage, afwerking en vooral het gedrag van de wand, waar mogelijk, te verbeteren en te vergelijken met de gangbare opstellingen van het museum. Zo mag de proefwand niet in beweging komen door het vrije uiteinde van de wand cyclisch te belasten. Ook al is deze situatie in een museum niet te verwachten, dan nog kan niet zonder gevaar kwetsbare kunst aan deze wanden worden opgehangen. Om het gedrag goed te bepalen en met rekenmodellen te voorspellen, zijn metingen verricht. Zoals vervorming bij statische belasting en harmonische belasting, en metingen van trillingen op diverse punten bij impulsbelasting (met een hamer). Ook zijn enkele 'extremere' scenario’s beschouwd zoals een vallend persoon of een zandzakslingerproef.
Met deze metingen is het rekenmodel gekalibreerd en geverifieerd. De verschillende impactkrachten en bijbehorende reacties met de modelresultaten zijn vergeleken in Oasys GSA. Statische en modale analyses zijn uitgevoerd, waarmee de vervormingen en eigenfrequenties zijn bepaald. De dynamische resultaten zijn geanalyseerd via een harmonische analyse die het schudden van de wand nabootst en een lineaire tijdstap-analyse die het impactgedrag simuleert. Tijdens de metingen aan de testopstelling is een belastingcurve bepaald, die gebruikt is in de eindige-elementenberekening voor de lineaire tijdstap-analyse.
Op basis van de eerste meetresultaten zijn voor de harmonische beweging en de optredende trilsnelheid in onderling overleg met het Stedelijk Museum criteria afgesproken voor aanscherping van het ontwerp. De aanpassingen moeten ervoor zorgen dat er voldoende lage trilsnelheden ontstaan bij impulsbelastingen, zodat de wand niet eenvoudig in een harmonische beweging kan worden gebracht en bovendien, met name aan de uiteinden van de wand, nauwelijks zichtbare bewegingen kan vertonen.
Voor verificatie en testen is een van de wanden van de uiteindelijke opstelling vooraf gebouwd. Nu zonder wandafwerking. Opnieuw zijn er metingen verricht met realistische, maar uitzonderlijk extreme ‘scenario's om de effecten te beoordelen. Denk behalve aan een omvallend persoon, aan schoppen en slaan op verschillende hoogten of een botsing met een elektrische rolstoel. De metingen komen goed overeen met de het computermodel en geven voldoende zekerheid over de prestaties om de tentoonstelling af te bouwen.
Het bouwteam beoordeelde de verschillende ontwerpaanpassingen in computermodellen en schaalmodellen (1 op 20) op gedrag en verschijning, en trof een combinatie van maatregelen die aanpassing in een later stadium mogelijk maakt. Het (trillings)gedrag is verbeterd door de wanden stijver te maken met dikkere staalplaten en de verstijvingsplaten naar de bodem tussen de wanden te verlengen. De wandvoet is breder gemaakt zodat het geheel zich beter gedraagt qua stijfheid en stabiliteit op het oplegmateriaal, wat bestond uit 5 mm bouwvilt. Om bewegingen van het vrije uiteinde te verhinderen, zijn daar schuine vinnen toegevoegd waardoor het vastpakken van de wand wordt bemoeilijkt en het vrije uiteinde zich ook stijver gedraagt. Als laatste zijn tegenover elkaar staande gehele wanden onderling gekoppeld. Het aantal en de afmetingen van deze koppelingen kan zo nodig tijdens de bouw kunnen worden aangepast.
Op basis van verschillende scenario’s is door analyse en testen van het ontwerp het risico op hoge trilsnelheden door menselijk toedoen in kaart gebracht. De risicoanalyse, gebaseerd op waarschijnlijkheid en consequentie, gaf echter ook andere risico’s aan, waaronder mogelijke montagefouten. Controle van kritische details bij de oplegging van de wanden en de verbindingen helpen deze te beheersen.
Om het aangepaste ontwerp te voorspellen en snel kleine wijzigingen te beoordelen, zijn de wanden in één parametrisch model opgezet. Met de modeleersoftware Rhinoceros en de plug-in Grasshopper is het mogelijk om algoritmisch alle unieke wanden te modelleren. Alle wanden zijn in categorieën opgedeeld en per categorie (in totaal vijf) met statische en dynamische berekeningen beoordeeld welke regels de groep wanden moet volgen om aan de eisen te voldoen. Het gedrag van elke specifieke wand kan hierdoor worden afgeleid naar een wandtype waarbinnen afwijkingen niet maatgevend zijn. De posities en het aantal van de koppelingen is op basis van het gewenst gedrag voor alle wandcombinaties geoptimaliseerd. Per wand is uiteindelijk het patroon van de koppelplaten geoptimaliseerd op minimale trilgedrag binnen de randvoorwaarden. Meerdere parameters zijn hierop van invloed. Daarom zijn de meest kritische dynamische modes nagebootst door het aanbrengen van een enkele kracht op de wand. De bijbehorende vervorming kan vervolgens worden geminimaliseerd, en daarmee het trillingsgedrag, mede dankzij verschillende tools waaronder Grasshopper, Galapagos en Karamba.
Hiermee is het eindresultaat een opstelling van fraaie slanke wanden, die bijdraagt aan de esthetische ervaring van de bezoeker.
Het basismateriaal voor de exposititewanden komt uit de staalfabriek van Tata Steel Nederland (S355MC) en is weliswaar bijzonder in de toleranties op chemische samenstelling, maar wijkt in het maakproces niet af van gangbare producties. De speciale behandeling zit in het warmwalsprocedé, vooral het walsmoment en koeling, waardoor de hoeveelheid restspanning na walsen minimaal is. De speciale behandeling zit in het warmwalsprocedé, vooral het walsmoment en koeling, waardoor de hoeveelheid restspanning na walsen minimaal is.
De warmbandwalserij walst het staal op dikte uit met 80-90 km/u op zo'n 900°C. Voor een homogeen eindresultaat en strak oppervlak is bij deze productiegang het moment van inzet in de walserij van belang. Het staal voor deze toepassing kan niet aan het begin of eind van een walsprogramma worden ingezet en moet dus zorgvuldig worden getimed. Ook het koelen is cruciaal. Daarna wordt de uitgewalste plak opgerold tot een coil voor verder transport naar het Service Centre Maastricht gebracht, waar de rol op lengte wordt gesneden en met een tweetrapsrichtmachine worden vlakgewalst. De platen voor de expositiewanden staan met de walsrichting allemaal naar boven voor een homogeen uiterlijk (glansrichting). De geëgaliseerde platen zijn vervolgens naar Laura Metaal gebracht, alwaar het met lase op exacte maten is gesneden en de gaten met schroefdraad op een coordinatiemachine zijn ingetapt. Een eerste optie om draadeinden met projectielas aan te brengen, verviel omdat de toegevoegde warmte invloed heft op de oppervlaktetoleranties. Ook alle bijbehorende schets- en voetplaten zijn hier gesneden (in legpuzzelpatroon) en daarna in Zaandam gegritstraald om de oxidelaag te verwijderen en de panelen een fluwelen 'look and feel' te geven. Om oxidevorming en smetten door contact met handen te voorkomen is een speciale transparante laklaag aangebracht.. Daarna zijn alle onderlen als bouwpakketten afgeleverd op het Museumplein en in de kelder van het Stedelijk Museum in elkaar gezet (Stieva) en afgewerkt.
Deze collectieopstelling stimuleert interactie tussen de getoonde kunstwerken. In plaats van een traditionele museumervaring is een soort stedelijk landschap gecreëerd, waar achter elke hoek een nieuwe ontdekking wacht. Deze vrijstaande wanden dragen door de hoogstaande afwerking bij aan de esthetische kunstbeleving en bieden ruimschoots de stevigheid en veiligheid om kostbare kunst te kunnen dragen.
