Acht bomen opgebouwd uit buisprofielen leveren elk 3.700 KWh stroom door de pv-cellen op de ‘bladeren’.
| Locatie | Megensebaan en Graafsebaan, Oss |
|---|---|
| Opdracht | Projectbureau N329, Oss |
| Architectuur | wUrck, Rotterdam |
| Constructief Ontwerp | I-saac, Delft |
| Uitvoering | ProN329 (Ballast Nedam en van Gelder), Nieuwegein |
| Staalconstructie | BRS, Moerkapelle |
Oorspronkelijk was het de wens om al het wegmeubilair langs de ‘Weg van de Toekomst’, inclusief de Zonnebomen, in 95% gerecycled aluminium uit te voeren. Niet alleen een duurzame keuze, maar ook een zuivere en eenvoudige oplossing voor de conservering. Met de juiste legering heeft aluminium geen aanvullende conservering nodig. Bij de eerste constructieve verkenningen bleek dat de uitkragende aluminium twijgen onvoldoende stijfheid konden behalen. Parallel aan dit onderzoek heeft de opdrachtgever een second opinion gevraagd over de prestatieverschillen qua duurzaamheid tussen staal en aluminium (masten). De relevante milieueffecten zijn geïdentificeerd en hun milieu-impact is gekwantificeerd. In een integrale afweging, rekening houdend met verschillende scenario’s met betrekking tot het percentage recyceled materiaal, hebben de duurzaamheidsprestaties van staal voor de opdrachtgever de doorslag gegeven om over te stappen.
De Zonnebomen zijn acht stalen bomen met zonnecollectoren op strategische plekken langs het 6 km lange wegvak dat is verbreed van 2x1 naar 2x2 rijstroken. Ze leveren een deel van de energie die wordt opgewekt om de weg in zijn eigen energiebehoeften te laten voorzien en bovendien jaarlijks 100 MW/h levert aan de stad Oss. Uiteraard is de primaire functie van de Zonneboom het opwekken van stroom. Iedere boom levert per jaar 3.700 KWh aan elektriciteit. Maar ze hebben ook een educatieve functie als voorbeeld van energieopwekking zonder ‘esthetische vervuiling’.
De ‘boom’ past in een denkbeeldige doos van 12x12x12 m. 36 Stalen buizen ontspruiten vanuit de bodem en vertakken via stam, ‘limbs’, takken en twijgen naar twaalf ronde pv-panelen. De polykristallijne pv-cellen zijn gevat tussen twee lagen gehard glas met een doorsnede van 2,2 m die met klemmen zijn bevestigd op een stalen ring.
In het ontwerpproces van bouwkundige concept naar uitvoering speelde vooral de vraag hoe de ogenschijnlijk willekeurige groei en vertakking van een boom kon worden gerationaliseerd naar een aantal vaste ontwerpuitgangspunten en herhaalbare details, zonder dat het beeld te stijf zou worden door een kille repetitie van gestandaardiseerde vormen. Door ieder ‘blad’ te dragen met drie buizen (‘twijgen’) en deze te bundelen tot twaalf ‘takken’, vervolgens tot vier ‘uitlopers’ (negen buizen) en de stam (36 buizen) ontstond een heldere relatie tussen het beeld van een boom en de logica van het constructief ontwerp.
Deze biomimetische benadering heeft ook geleid tot het ontwerp van de ‘okselplaten’ bij de splitsing van twee buizen. Zoals een tak, om te voorkomen dat hij makkelijk afscheurt, sterk verdikt naar de aanhechting bij de stam, zo zijn op de splitsingen van twee buizen okselplaten gelast om de langslassen te beschermen tegen inscheuring.
De eigenfrequentie, dus stijfheid had de hoogste prioriteit en leidde tot een zoektocht naar de balans tussen een zo klein mogelijke buisdiameter en een zo groot mogelijke stijfheid. De oplossing is gevonden door een optimum in buisdiameter-wanddikte, en het verschuiven van overgangen tussen uitlopers, takken en twijgen.
Ander aandachtspunt waren de verschillende overgangen in de boomstructuur (uitlopers naar takken, takken naar twijgen) in combinatie met de langslassen tussen de buizen. De uitlopers en takken zijn gebundelde buizen die in langsrichting aan elkaar gelast zijn. Daar waar bijvoorbeeld de takken overgaan in twijgen stopt de langslas abrupt. Met eindige-elementmodellen is de vermoeiing in deze overgangen door de wisselende belasting bij het bewegen van de boom onderzocht en de vorm van de okselplaten en de las-beëindigingen is hierop gebaseerd.
De aanbiedingen op de uitvraag zijn allemaal in een concurrentiegerichte dialoog met de opdrachtgever en de architect besproken. Ook ná gunning heeft een uitgebreide wisselwerking plaatsgevonden tussen architect, constructeur en producent. In een constante uitwisseling van 3D-modellen is het ontwerp ‘gekneed’ naar een optimalisering op verschijningsvorm en constructie- en kostentechnische haalbaarheid.
Er waren naar het uiteindelijke ontwerp nog vele vraagstukken. Hoe krijg je bijvoorbeeld de gewalste buizen, die allemaal een eigen kromming krijgen, netjes ‘lepeltje-lepeltje’ naast elkaar en wat zijn de esthetische en productietechnische toleranties? Er is gekeken naar verschillende methodes waarbij het conventionele 2D -buigen uiteindelijk de voorkeur kreeg boven het 3D-buigen omdat de toleranties hiermee beter waren te controleren. Voor het realiseren van acht bomen is een productiestraat gemaakt. Hierbij zijn de lasvolgordes uitgewerkt en speciale malplaten vormgegeven en geproduceerd.
Daarnaast speelde de wijze van conservering een belangrijke rol. Enerzijds was er de opgave om het staal te verzinken en te coaten, maar tegelijkertijd de wens om zo min mogelijk zichtbare boutverbindingen te realiseren. Dit resulteerde naar een zoektocht naar de ideale deling van de stalen boom in monteerbare componenten.
De meest economische deling was die waarbij de boom longitudinaal in kwadranten werd opgedeeld. De kwadranten werden ieder weer in vier delen opgebouwd, waardoor de boom kon worden verzinkt. De kwadranten zijn in de stam onderling gekoppeld met compacte momentvaste verbindingen in tangentiële richting op vier niveaus.
