Algemene projectomschrijving
Broekbakema heeft in nauwe samenwerking met ABT en in opdracht van DSM/Chemelot de nieuwe communicatiezuil ‘Poort van Zuid-Limburg’ ontworpen. De zuil is gevestigd op een opvallend punt: centraal in de provincie, grenzend aan de A2, dichtbij zowel België als Duitsland. Met een hoogte van 30 m en twee grote ledschermen - gemonteerd aan de zichtzijde van de A2 - creëert de communicatiemast optimale zichtbaarheid.
Het doel van de communicatiezuil is Zuid-Limburg te positioneren als een internationale regio met een goede balans tussen leefkwaliteit en economische kracht. Dat laatste uit zich met name door de innovatieve, technologische ontwikkelingen op de campussen waarvan Chemelot de vooruitgeschoven post is.
Bij het ontwerp is uitgegaan van de uiterlijke kenmerken van de koeltoren: een brede basis, smaller in het midden en in de top iets naar buiten wijkend. Om de signaalfunctie te bereiken, is de driehoeksvorm van de zuil verdraaid. Daarmee wordt de sculpturale vorm van de koeltoren benaderd met in het midden een slanke taille.
De mast is bekleed met een licht- en luchtdoorlatend membraan voor een eigentijdse vorm die in harmonie is met de aanwezige koeltorens in het landschap. Verlichting in de sculptuur zorgt 's avonds voor een lichtbaken langs de snelweg.
Beschrijving staalconstructie en/of gebruik van staal
Door het bijzondere en slanke ontwerp was het dynamische gedrag van de mast complex en bleek er vermoeiing op te treden.
De 30 m hoge mast heeft een complexe uitstraling maar is in feite een vakwerk dat bestaat uit 3 kolommen en 72 diagonalen. De vorm is opgebouwd uit een driehoekige doorsnede die over de hoogte zowel roteert als in breedte varieert. De verhouding tussen de driehoeken is 2:1:4 ter hoogte van de basis, de taille en de top.
Vanwege esthetische eisen wilde de architect eigenlijk alle diagonalen in één richting laten wijzen. Dit bleek echter de stijfheid en het dynamische gedrag van de mast dusdanig negatief te beïnvloeden dat dit geleid zou hebben tot onacceptabel grote diameters van diagonalen en kolommen. Hierdoor zouden we niet aan de esthetische eis van een slanke mast kunnen voldoen.
Daarnaast bleek ook de vermoeiingslevensduur invloed te hebben op de vakwerk configuratie. De lichte mast vangt veel wind door het doek en de grote ledschermen bovenin, hierdoor treedt vermoeiing op in de knopen rondom de taille. De eis dat de lassen van de op vermoeiing belaste knopen visueel inspecteerbaar moeten zijn, heeft ertoe geleid dat er geen horizontalen toegepast zijn. Daarnaast leidde het vergroten van de vermoeiingslevensduur tot randvoorwaarden van de verhouding tussen de diameter van de kolommen en de diagonalen.
Al in een vroeg stadium van het proces bleek het bijzondere ontwerp, in combinatie met vraagstukken als dynamisch gedrag en vermoeiing, een pittige constructieve opgave te zijn.
Bijzondere aspecten bouwkundig concept / ontwerp
De bouwkundige onderdelen, zoals de onderhoudstrap in de mast, de ledschermen en het doek, vormden directe en indirecte relaties met de constructieve randvoorwaarden zoals vermoeiingslevensduur en dynamisch gedrag.
Door het torderen van de mastdoorsnede en het toepassen van diagonalen in twee richtingen trekt de ene helft van de diagonalen naar binnen, waardoor de vrije interne ruimte wordt beperkt. En daar moest de onderhoudstrap ingepast worden, die nodig is vanwege de ledschermen in de top.
De grootte van de interne vrije ruimte wordt beïnvloed door de mate van torsie van de totale mast, de basismaat van de mast, de hoogte van de taille en door de diameter van de diagonalen. Al deze variabelen beïnvloedden direct de slankheid van de mast maar hebben ook een relatie met bouwkundige en esthetische voorwaarden.
Door deze nauwe relaties werd het toch al pittige constructieve vraagstuk een onoverzichtelijke kluwen van esthetische, bouwkundige en constructieve vraagstukken.
Bijzondere constructieve slimmigheden / detailleringen
Om inzicht te krijgen hoe de diverse parameters elkaar beïnvloeden, zette ABT de methode van parametrisch ontwerpen in: wiskundige scripts beschrijven de vorm, waarna de computer meerdere varianten kan genereren.
Voor de maakbaarheid van de mast was het van belang om het aantal kruisende diagonalen tot een minimum te beperken. Te veel kruisende diagonalen zouden namelijk leidden tot extra verbindingen die het beeld verstoren en de montage bemoeilijken. Het aantal kruisende diagonalen bleek te verminderen door te spelen met de mate van rotatie in combinatie met de hoogte van de taille, de hoeveelheid vakken in het vakwerk en de diameter van de diagonalen. Met behulp van het parametrisch model konden de meerdere varianten beschouwd worden, waarmee het aantal kruisende diagonalen tot een minimum beperkt werden.
Het parametrisch model was ook van nut bij het bepalen van de windbelasting in 12 windrichtingen op alle verschillende knooppunten. Normaliter zou dit enorm veel rekenwerk betekenen, maar door een script werd de vermoeiingsbelasting met één druk op de knop bepaald. De bepaling van windbelasting zorgde voor een reductie van de vermoeiingsbelasting en dit leverde weer materiaalbesparing op.
Bijzondere aspecten uitvoering
Door in een later stadium het parametrisch model uit te breiden bleek het mogelijk om de constructie tot op detail- en uitvoeringsniveau te optimaliseren.
Door de drie hoeken van de driehoeken is een spline getrokken die de vorm van de kolommen bepaalt. De kolommen werden hiermee slechts enkel gekromd en zijn dus eenvoudiger te fabriceren dan dubbel gekromde kolommen.
Door de file-to-factory workflow met digitale uitwisselingen van modellen en directe aansturing van productiemachines kon de complexe mast toch eenvoudig geproduceerd worden.
De verbindingen en aansluithoeken van de diagonalen zijn allemaal anders door de verlopende en roterende vorm. Dit betekende dat er uitgebreide productietekeningen gemaakt moesten worden. Ook hier is slim gebruik gemaakt van de computer. Het in Revit geëxporteerde constructiemodel vormde de basis van het BIM. Dit model is vervolgens door EVR Anssems opgewerkt naar een hoger detailniveau in Tekla en gebruikt voor de directe aansturing van de productiemachines van de staalleverancier VDL Technics.
De mast is vrijwel geheel in de fabriek geproduceerd maar vanwege transport was het nodig om de mast in drieën te delen. De montageverbindingen in de kolommen en diagonalen zijn uitgevoerd als flensverbindingen. Vanwege het doek om de mast waren de flensverbindingen nauwelijks zichtbaar en niet verstorend voor het gewenste beeld.
Bijzondere functionele aspecten van het bouwwerk
Het ontwerp van de poort is ook een boodschap op zichzelf: 'Door een industrieel landmark te ontwerpen is de communicatiezuil veel meer dan een functionele drager van twee beeldschermen. Het is een markant element in het industriële landschap dat refereert naar de economische kracht, innovativiteit en vitaliteit van de directe omgeving.'
