Eden Projekt
Četvrtak, 25 Kolovoz 2011 06:30

Eden Projekt

Na jugozapadnom rtu Engleske Cornwall smješten je Eden projekt koji je otvoren za javnost. Ovaj projekt je zajedno s kupolom i kotačem u Londonu, jedan od najvećih britanskih tisućljetnih projekata. Na otvorenom prostoru od 15 ha uređeni su moderni vrtovi Edena koji predstavljaju različite klimatske zone u svijetu. Čelična konstrukcija velike kupole je razvijena na osnovi kupole londonskog Metroa te je cijela kupola povezana zajedno pomoću čvorova. Zbog vrlo niske tolerancije i brze montaže, struktura se može ostvariti čak i za složene geometrijske konfiguracije. Pokrov je vrlo lagan, transparentan te izdržljiv dok je ispuna zrak. Jastuk sustav ove veličine nikada nije bio izgrađen prije. 125 milijuna eura je vrijednost projekta i ostvaren je uz veliki uspjeh. Od službenog otvaranja u ožujku 2001. tisuće posjetitelja uživaju ​​u vrtovima svaki dan. Edenski vrt je prozvan osmim svjetskim čudom od strane britanskog tiska.

OPIS KOMPLEKSA
Kompleks se sastoji od nekoliko dijelova te postoje četiri glavne zgrade. Ulaz za posjetitelje centra nalazi se na vrhu glinene jame gdje su smještene suvenirnice, restorani i izložbeni prostor. Ova zgrada je dovršena i otvorena za javnost oko godinu dana prije otvaranje ostatka kompleksa. Oko pola milijuna ljudi posjetilo je Eden izgradnju tijekom svibnja 2000. godine, a službeno otvaranje je bilo u proljeće 2001. Glavna zgrada kompleksa sastoji se od tri dijela. Najveći dio je Vlažni Tropic Biomes (HTB). Ovdje su zastupljene biljke iz dijela svijeta kao što su Zapadna Afrika, Malezija i Oceanija. HTBiomes se sastoji od 4 kupole (ABCD) i kupole B koja je najveća od svih. Promjer je gotovo 125 m, a visina slobodnog prostora je blizu 55 m, tako da čak i velika stabla amazonske prašume imaju dovoljno prostora za rast. Te biljke trebaju najviše Sunčeve svjetlosti za rast. Kupole su smještene tako da uhvate najviše Sunčevog zračenja. Ostala četiri Balona (EFGH) imaju biljke iz toplih temperaturnih Bioma (WTB), a dimenzije su dužina oko 150 m, širina 56 m, a visina do 35 m. Ovdje su smještene tipične biljke suhih i toplih područja kao što su Južna Afrika, Kalifornija te biljke mediteranskog područja. Vlaga i temperatura nisu tako visoke kao u HTBiomes. Ove dvije kupole su povezane hodnikom koji je pokriven travnatim krovom te je stoga gotovo nevidljiv s površine, a veza zgrada je na ulazu u Biomes. Središnje vanjsko područje je oko 15 ha veliko. U vanjskom prostoru mnoge druge biljke iz različitih dijelova svijeta mogu rasti zbog blage klime u Cornwallu i to bez skloništa. Mnoge druge različite atrakcije i izložbe čine Eden Project atraktivnim parkom za posjetitelje.
 

2


STRUKTURNI KONCEPT
Prvi izgled koji je razvio arhitekt Nikola Grimshaw i partneri (NGP) zajedno s inženjerima Anthony Hunt Associates (AHA) bio je sličan londonskoj Waterloo željezničkoj stanici. Lukovi su osnovne čelične konstrukcije sa staklenim elemenatima. Nedostatak ovog izgleda je visoka masa čelika i mali stakleni elementi koji blokiraju previše Sunčevog zračenja. A koncept je također teško uklopiti u različite prirodne površine od gline. Tvrtka McAlpine je izabrana kao glavni izvođač radova, te je također postalo jasno da je ta čelična konstrukcije bila preskupa za ostvariti. Bilo je potrebno pronaći drugi koncept. Arhitekati NGP i inženjeri AHA razvili su slojevitu strukturnu kupolu na temelju heksagonalne geometrije. Ovaj izgled ima nekoliko prednosti. Lakše je izgraditi veću površinu te veličina elemenata omogućava više Sunčevog zračenja.

Vizualni izgled šesterokutne geometrije je moguće pronaći u neposrednoj blizini u prirodi. Najveće pitanje je kako realizirati ove strukture na ekonomski povoljnoj osnovi. U 1997. tvrtka Mero se pridružila Eden Projectu. Mero je ostvario mnoge složene strukture u posljednjih nekoliko desetljeća u cijelom svijetu. Nakon nekoliko preliminarnih istraživanja utvrđeno je, da se jedna slojevita struktura ovako velikih dimenzija ne može graditi ekonomski i da su deformacije prevelike. Usko surađujući s NGP i AHA, geometrija i struktura rešetke je izmijenjena. Rezultat ove optimizacije je dvostruko slojevita struktura s karakterističnom šesterokutnom vrh akord geometrijom. Kao obloga kupola su zrakom ispunjeni EFTE jastuci. Vrlo niske mase materijala za razliku od stakla dopuštalo je daljnje smanjenje potrebne mase čelika. Ova folija omogućava mnogo više UV svjetlosti da prođe u kupole i također pruža dobru toplinsku izolacija. Taj strukturalni koncept ispunio je sve potrebne zahtjeve. Masa i visina čelika je bila smanjena, površina obloge je transparentna za sunčevo zračenje, a cijeli optički izgled je atraktivna struktura koje je ekonomična i brzo se gradi. U proljeće 1999 Mero je počeo s krajnjim tehničkim dizajnom za ovaj jedinstveni projekt.
3

GEOMETRIJA
Eden kupole su geodetske sferne mreže. One su "sferne", jer se elementi mreže, obično čvorne točke, nalaze na površini sfere. Ovi registri se nazivaju "Geodetski", jer oni imaju oblik, strukturu i svojstva simetrije geodetske kupole poznate po Buckminster Fulleru, gdje svi članovi slijede prave geodetske linije. Strogo govoreći, geodetske linije su krivulje na bilo kojoj vrsti površine, a od bezbroj linija kojima se mogu povezati dvije točke na površini, one predstavljaju najkraću udaljenost između dvije točke. Strukturni elementi geodetske kupole obično su ravni, a ne zaobljeni, a tek njihove završne točke, obično centri fizičkih konektora, leže na površini teorijske sfere. Neke druge pristupe na karti mreže s kružnim površinama su razvili Emde u Njemačkoj, Fuller u Americi i Pavlov u Rusiji. Većina sfernih geodetskih mreža su izvedene iz platonske krutine icosahedron i dodekahedron. Icosahedron je poliedar s dvadeset identičnih lica, koja su redovito trokut. Dodekahedron je redovito poliedar s dvanaest identičnih lica, koja su redovito pentagon. Dodekahedron i icosahedron su međusobne izvedenice.  Valja napomenuti da su dva polyhedron postavljena kao dualna te imaju zajedničko središte i oni također mogu biti smješteni koncentrično unutar opisujuće sfere. Dakle, geodetska mreža se može dobiti projektiranjem ili mapiranjem na propisan način u obliku mozaika lica poliedara na površini sfere.

GENERACIJA GEOMETRIJSKOG MODEL
Strukturna mreža kupole u Eden Projektu se sastoji od dvije koncentrične sferne mreže s propisanim radijusom razlika ili ugradbenom dubinom između njih. Vanjska i unutarnja mreža su povezane skupom redaka dijagonala, čime se dobiva dvostruko slojevita kuglasta mreža s trodimenzionalnim nošenjem. Vanjska mreža je šesterokutna mreža, i naziva se "Hex-Net", dok se unutarnja mreža sastoji od trokuta i šesterokuta pa se naziva "Tri-Hex-Net". Ključni korak za generiranje Eden-geometrije, je dodeca-ICO mreža, prikazana na slici. Da bi generirati dodeca-ICO (DI-) mreže, dvije polyhedrons su u biti stavljene kao "Duals" u središte sfera. Kutovi ili vrhovi icosahedrona rezultiraju mrežom koja se može prepoznati po svojoj peterokutnoj simetriji koje odgovaraju središtima dodekahedrona. Kao osnovni trokut definiran je theicosahedron točke I2, dodekahedron točke D1 i icosahedron ruba srednjem DI-1 projicirane na površini sfere. Ta trokutasta površina regije je najmanja simetrija cjeline sferne mreže. U engleskom govornom području, ovaj trokut je često poznat kao "lowestcommon-nazivnik" ili LCD-trokut. Kroz takav pristup, moguće je podijeliti sfernu površina u 120 minimalnih simetričnih dijelova. Stvarna geometrijska povezanost cijele mreže tako se može svesti na minimalne trokute. U Eden kupoli šesterokuti su dobiveni propuštanjem odgovarajućih elemenata minimalne trokutaste mreže. Potpuna šesterokutna mreža naknadno je generirana za refleksiju i rotaciju na površini sfere minimalne mreže unutar karakterističnog trokuta. Unutarnja tri heksadecimalna neto se dobivaju iz odgovarajućih elemenata u karakterističnim trokutima. Čvorne točke unutarnje mreže su izvedene iz vanjske linije polovišta koji su projicirani na koncentrične teorijske sfere unutarnje mreže. Tri-heksadecimalna mreža je generirana spajanjem točaka susjednih linija heksagonalne mreže. Među-sloj dijagonala je dobiven povezivanjem svake unutarnje točke s odgovarajućim krajnjim točkama njegovog vanjskog izvora linija. Rezultat prostorne mreže snažno podsjeća na molekularnu organizaciju određenih minerala, poput silikata (SiO4). Među ostalim svojstvima ta prirodna kristalna formacija danas ima minimalne energijske staze s minimalnom potrošnjom materijala. Slično tome trodimenzionalni geometrijski raspored Eden kupola omogućuje gospodarsku strukturu s vizualno atraktivanim izgledom.

PLANARNOST ŠESTEROKUTA
Šesterokuti geodetskih kupola, osim ako su posebne mjere poduzete, nisu posebno zahtjevni. Odabrane su obloge od folija jastuka potrebnog šesterokutog oblika kako bi se olakšalo izgradnju i montažu prateći rubove okvira i kako bi se spriječilo neplanirane spojeve i bore na jastucima. Na temelju rada Emde, Fuller i Pavlov, poseban algoritam je razvijen za dobivanje šesterokuta što je više moguće unutar dopuštenog odstupanja izrade i ugradnje. "Podnošljivih tolerancija" Eden kupole i da točka može biti 60 mm od prosječne ravnine najvećeg šesterokuta, koji je rub dužine do 5,20 m. Dalje "ravnanje" od šesterokuta bi značilo gubitak u uniformnosti mreža, koja se mjeri kao omjer između maksimalne i minimalna duljine mreže. Kao orijentacija, vrlo homogena DI-geodetska mreža uniformnosti koeficijenata oko 1,2 dok se Eden mreže razlikuju sa oko 1,26. Nadalje, alternativne mreže za Eden kupolu savršenog šesterokuta prinose uniformnosti koeficijenata do 2. U tim ekstremnim slučajevima, koji odgovaraju finijim podjelama mreža, šesterokuti uz rubove temelja icosahedrona imaju tendenciju da predstavljaju veće narušavanje s odgovarajućim nedostatkom za strukturni sustav i uznemirujući vizualni efekt.

STATIČKI PRORAČUN
Nakon konačnog dizajna geometrije napravljen je proračun čelične konstrukcije, a geometrija je prebačena u statički Računalni 3D model. Izračun je proveden pomoću 3D programa za analizu RSTAB na temelju drugog reda teorije. Vrh kabel elemenata i lukovi su zrake elementi, donji kabel i dijagonale su modelirani pomoću stubova elemenata. Osnovna opterećenja predmetima i opterećenje kombinacija su prema BS 5950. Zbog blage klime u Cornwallu osnovno snijeg opterećenje je samo 0,3 kPa. Test u zračnom tunelu izvođen je na BMF zavodu mehanike fluida LTD u Londonu i pokazali su da zbog oblika glinene jame, vjetar djeluje uglavnom usisavanjem na Biome strukturu. Osim redovnih opterećenja, neki izvanredni teret mora biti promatan. U dolinama jastuka, a posebno u dolinama lukova, splavarenja i kliznih točaka pokazuju se što se može dogoditi. Lokalni snijeg opterećenja do 1,2 kPa je promatran, što je rezultiralo dodatnim kablovima koji podržavaju jastuke u području lukova. Jastuk koji gubi zrak može dobiti vodu u slučaju kiše. Lokalno opterećenje do 250 kN po šesterokutu su uzeta za ovaj slučaj. Obavljena analiza je pokazala stabilnost strukture čak i kada neki članovi nisu stabilni. Glavno opterećenje za dizajn je uglavnom opterećenje snijega i snježni nameti. Promjene u temperaturi obično nisu kritične za proračun naprezanja kupole jer se kupola može proširiti slobodno u radijalnom smjeru. Stoga kupole Edena su građene bez dilatacije.

4

ČVORNA TOČKA
Glavni projektni parametri za vezu u gornjem akord bili su:
· Kruti priključak za tri cijevi s d = 193 mm
· Zglobni priključak za tri člana dijagonalni
· Brza i laka montaža
· Minimalna tolerancije
· Nema zavarivanja
· Mogućnost vezanja užadi za montažu kupole izvana
· Arhitektonski ugodan
Kao rezultat tih uvjeta je zdjela čvor izabran. Ovaj tip čvora je poboljšanje čvora tipa kojeg je prije koristio Mero kada su  kružne ili pravokutne šuplje cijevi spojene vijcima. Povrh toga veza je čak i sa cijevima, tako da se obloge mogu postaviti pravo na vrhu. Zdjela čvor je izrađen od lijevanog željeza (GGG40), a težina je oko 80 kg. Promjer čvorova 1100 je oko 400 mm i zid debljina je 40 mm. Svaki čvor je izrezan i bušen računalno potpomognuto na CNC stroju koji ograničava tolerancije na minimum.

VEZNE GREDE

Proračun naprezanja na vrhu grede rezultirao je cijevima promjera 193,7 mm. Da bi se mogao koristiti isti priključak na čvor, sve cijevi istog promjera, ali s različitim debljinama stijenke prema sili i deformacijama duljina. Budući da se sve potrebne geometrije kutova kupole sastaju u čvoru. Grede su izrezane pravokutno što omogućuje brzu i učinkovitu proizvodnju. Na svakom kraju je zavarena ploča, a na vrhu snop rez i erekcijska rupa. Visoka čvrstoća vijaka (M27 i M36) je korištena za povezivanje greda u zdjela čvor. Dodatna podebljanja M16 su korištena za popravak zrake i to je pravo mjesto za prijenos torzijskog naprezanja. Na vrhu grede su  zavrene zagradama koje podržavaju aluminijske okvire za jastučiće.

VEZNI ČVOROVI I DIJAGONALE
Čvorovi cijevi i dijagonala izrađeni su od klasičnih Mero prostornih okvira sustava. Proračun naprezanja i stabilnosti doveo je do promjera između 76,1 i 168,3 mm. Prema BS standardu izvijanje duljina je ograničeno na 180. Oni su dizajnirani i proizvedeni u skladu s Mero tehničkim dopuštenjem. Veze u donjem sloj su također klasični Mero Space Frame čvorovi koji omogućuju brzo i jednostavnu montaža strukture.

LUKOVI
Uz presjek kupola trokutasti nosač je primjenjen, a raspon je do 100 m za najveći. Dijelovi lukova imaju mjere 219,1 mm za top grede, 159 mm za dno grede i 101,6 mm za dijagonale. Gornje i donje grede su savijene. Za  proizvodnje, nosači su zavareni u tri komada i nakon postavljanja ostali su i bili su navarivani na lokaciji. Lukovi ostataka jedara podržani su teškim temeljnim betonskim blokovima. Na vrhu 219 mm cijevi je 10 mm čelična ploča. 

NOSAČI
Izazovan je dizajn sustava potpore. Budući da su 800 m dugi temelji, svaka od 187 točaka je geometrijski različita. Potpore izgradnje također se sastoje od cijevi s promjerom od 193 mm, koje su zavarene zajedno. Povezuje gornji pojas grede i dijagonale su pričvršćene zajedno. Bazne ploče su fiksne za vijke M27 i M36 dok horizontalne sile prenose blokova.

VRATA I OTVORI
Da bi se postigla tropska klimi unutar kupole, poseban ventilacijski sustav morao se koristiti od Arup & Partners, London. Na vrhu svake od 8 kupola su odušci i otvori.  Pentagoni su podijeljeni u 3 trokuta, tako da svaka kupola ima 30 mjesta upravljana daljinskim upravljačem. Prozori su također pokriveni trokutastim zračnim jastucima. Konstrukcija se sastoji od pravokutne šupljine 140 x 70 mm. Prozori su raspoređeni oko ruba kupola.  Topli zrak se može puhati unutar kupole pomoću grijača. 
 

PROIZVODNJA

Većina čelične konstrukcije je proizvedena u blizini Mero radionice Wuerzburg u Njemačkoj. Samo lukovi i potporne točke su proizvedene negdje drugdje. Proizvodnja Mero greda i čvorova je napravljena pomoću računalno potpomognutog CNC stroja. Krajnja ploča i potpora na vrhu akord grede su zavarene ručno. Svaki element i čvor ima jedinstveni broj koji je ostao isti tijekom projektiranja, proizvodnje i montažne faze. Za zaštitu od korozije čelični elementi su vruće galvanizirani. Zbog njihove veličine segmenti lukovi su pocinčani u Francuskoj, koja ima jednu od najvećih kada za pocinčavanje u Europi. Zdjela čvorova izrađene je od lijevanog željeza GGG40, također su pocinčane. Uz opći pregled svake dvije godine, čelična konstrukcije je osmišljena kako bi se održavala 30 godina.

OBLOGE
Više od 800 šesterokutnih elementa su pokriveni zrakom ispunjenim jastucima. Ovi jastuci su od prozirne EFTE (Ethyltetrafluorethylene) folije. Osnovni materijal je između 50 mm i 200 mm debljine i širine 1,5 m. Folija materijala izrezana je i zavarena. Normalni jastuci se sastoje od tri sloja. Gornji i donji sloj čini jastuk i noseće opterećenje. Dodatni sloj između njih ima funkciju povećanja temperaturne izolacija i podjele zračnog prostora u slučaju propuštanja. U područjima visokih lokalnih vjetrova vanjska površine jastuka je ojačana pomoću dva sloja folije. Jastuci su priključeni na aluminijski okvir na vrh akord grede.Svaki jastuk je također priključen na sustav za opskrbu zrakom. Tlak unutar jastuka je oko 300 Pa maksimalne visine napuhanog jastuka i oko 10 do 15% maksimalnog raspona. Materijal EFTE je korišten više od 20 godina te je izuzetno lagan i transparentan. Površina je također prilično glatka, tako da se prljavština izvana ispire kišom. Jastuci ove veličine nikada nisu bili izgrađeni. Tijekom faze projektiranja, opsežna istraživanja i ispitivanja su provedena od strane Mero, Arup konzultant (London) i proizvođača folija Foiltec u Bremenu (Njemačka). Neki od testova su obavljeni na stvarnom 1 do 1 umanjenom modelu. Rezultati ovog istraživanja doveli su do važnih parametara za projektiranje od jastučića s rasponom do 11 m. U područjima visokih opterećenja, kao što su lukovi, dodatni kabeli su potrebni za podršku jastuka. Nakon faze projektiranja svaki od 800 elemenata izračunat je, rezan i proizveden. Žlijeb između jedne kupole izrađen je od izoliranih aluminijskih dijelova i pokriven je na vanjske strane folije. Kiša i voda se spremaju te se koriste za biljke unutar Biomes. 

IZGRADNJA
Montaža čelične konstrukcije počela je u studenom 1999. Ekstenzivni zemljani radovi te 858 m dugi betonski temelji su napravljeni od strane generalnog ugovaratelja. Temelj je 2 m širine i 1,5 m visok te on leži na dnu 12 m betonskih pilota koji su bušeni u tlo. Za podizanje strukture, skela je postavljena. Ova skela ima svoje mjesto u Guinnessovoj knjizi rekorda kao najveća i najviša slobodno stojeća skele u svijetu. Većina šesterokuta su sastavljeni zajedno na tlu, a zatim podignuti na mjestu toranj dizalice, a zatim vijcima zajedno spojeni. Montažnih dijelovi za lukove su oko 13 metara te su također postavljeni na skele, a zatim zavareni zajedno. Ugradnju folije jastuka je učinio abseilers. Eden projekt otvorio je vrata za javnost u ožujku 2001. Za daljnje informacije pogledajte www.edenproject.com i www.eden-project.co.uk


GLAVNI STRUKTURNI PODATCI
Ukupna površina 39,540 m2
Ukupna težina 700 tona čelika
Ukupna dužina od svih greda 36000 m
Čelik težina po površini od 24 kg/m2
Najveći šesterokut površine 80 m2 na raspon od 11 m
Najveća kupola promjera (kupola B) 125 m
Stupac slobodne površine 15590 m2, WTB i 6540 m2 za HTB

SUDIONICI
Klijent: Eden Project (www.edenproject.com)
Arhitekt Nikola Grimshaw & Partneri doo, London (www.ngrimshaw.co.uk)
Opće inženjer Anthony Hunt Associates, Cirencester (www.anthonyhuntassociates.co.uk)
Ove Arup Bauphysik & Partners, London (www.arup.com)
Vjetar kanal Test BMT mehaniku fluida Limited London (www.bmtfm.com)
Opći McAlpine izvođač JV (www.sir-Robert-mcalpine.com)
& Steel Nosači Mero GmbH & Co.KG, Würzburg (www.mero.de)
podizvođač: Foiltec GmbH, Bremen (www.foiltec.de)

www.edenproject.com
Pročitano 1950 puta

O nama

Hrastović Inženjering d.o.o. od 2004. se razvija u specijaliziranu tvrtku za projektiranje i primjenu obnovljivih izvora energije. Osnova projektnog managementa održivog razvitka društva je povećanje energijske djelotvornosti klasičnih instalacija i zgrada te projektiranje novih hibridnih energijskih sustava sunčane arhitekture. Cijeli živi svijet pokreće i održava u postojanju stalni dotok Sunčeve energije, a primjenom transformacijskih tehnologija Sunce bi moglo zadovoljiti ukupne energetske potrebe društva.

Kontakt info

HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o.
Kralja Tomislava 82.
31417 Piškorevci
Hrvatska

E-mail: info@hrastovic-inzenjering.hr
Fax: 031-815-006
Mobitel: 099-221-6503
© HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o. - design & hosting by Medialive