Victoria & Albert Museum Daylit Gallery

MUMA Architects maakte het ontwerp voor de nieuwe Middeleeuwse en Renaissance galerij van het Victoria and Albert Museum, een wereldberoemd museum voor kunstnijverheid. Een nieuwe door daglicht verlichte ruimte is gerealiseerd met constructieve glazen liggers die tot 11 meter overspannen. Het translucente en golvende dak zorgt voor uniek daglicht dat de kunstwerken verlicht.
Het project is bekroond met de ‘Structural Design of the Year Award’ tijdens het World Architecture Festival in 2010.

In samenwerking met Dewhurst Macfarlane Engineers, heeft MUMA een spectaculair glazen dak ontworpen dat 14 meter boven het nieuwe vloeroppervlak van de museumruimte uitstijgt. De 73 gelamineerde glazen liggers – thermisch gehard met een lengte van maximaal 11 meter – waaieren uit naar boven en naar buiten van een bestaand rond volume naar de omliggende bebouwing. Het dakoppervlak bestaat uit geïsoleerde glazen panelen die zijn bevestigd met klemplaatjes in de voeg die op hun beurt met behulp van een stalen profiel op de bovenkant van de glazen liggers zijn bevestigd. De totale oppervlakte van het glazen dak is 370 vierkante meter.

Het ontwerp bracht verschillende uitdagingen met zich mee. Een aantal waren van geometrische aard en anderen hadden te maken met de veiligheid. De eerste overweging tijdens de ontwerpfase van het project was om een geschikte strategie voor de veiligheid te bedenken voor het volledig glazen dak. Omdat de hoofddraagconstructie bestaat uit gelamineerde glazen vinnen, moest rekening gehouden worden met de mogelijkheid dat één van de glaspanelen zou breken, of zelfs een volledige glazen ligger zou bezwijken. Voor elk mogelijk falen werden de kansen hierop en de gevolgen hiervan beoordeeld.
De grootste uitdaging in de geometrie was de vorm van het dakoppervlak. Zowel het bovenste vlak als het onderste vlak zijn volledig horizontaal, maar omdat de verbindende lijnen afkomstig zijn van verschillende vormen van de aanliggende bebouwing, lopen de lijnen niet parallel en wordt het dak vanzelf zadelvormig. Deze vorm, ook wel een regelvlak genoemd, is het meest bekend dankzij de toepassing in tentconstructies, waar deze speciale dubbele kromming zorgt voor de benodigde stabiliteit voor tenten. Dit getordeerde dakoppervlak bestaat uit ‘koud gebogen’ isolatieglas-panelen.

Koud Buigen van Glas
Er is besloten om de geïsoleerde glaspanelen op de bouwplaats in de gewenste vorm te buigen. Dit proces staat ook wel bekend als ‘koud buigen’, en is verkozen boven ‘warm buigen’. De eerste reden is kostentechnisch. Elk paneel heeft een unieke vorm en bij warm buigen zou dat resulteren in 200 verschillende mallen. De tweede reden is de visuele kwaliteit. Gedurende het proces van warm buigen, is het glasoppervlak nooit overal even glad.
Bij koud buigen ontstaan er drukzones in het oppervlak van het glaspaneel. Daarom moet de stabiliteit van de vorm al vroeg in het proces worden gecontroleerd. Octatube heeft zijn FEM modellen gekalibreerd met een aantal fysieke testen om zo alle glasmodules met numerieke analyse te bepalen. Uiteindelijk vormen de dubbelglas panelen een perfect regelvlak (hyperboloïde), zoals ook de visie was van de architect.

3D Metingen
Een andere geometrische uitdaging was de onregelmatige vorm van de oude gebouwen die het dakoppervlak omsluiten. De detaillering van het dak liet maar zeer beperkte maattoleranties toe, dus om nauwkeurigheid te garanderen is van de hele binnenplaats een 3D (laser)opname gemaakt ten behoeve van een CAD model. Dit model gaf Octatube de mogelijkheid om alle benodigde onderdelen al maanden voor de montage te engineeren en produceren.

Getordeerd Glas
In 2001 heeft Octatube het gebruik van getordeerd gehard glazen panelen geïntroduceerd bij het engineeren en bouwen van het stadhuis van Alphen aan de Rijn. Sindsdien is verder onderzoek naar het structurele gedrag van getordeerde glazen panelen uitgevoerd door Dries Staaks.
Daaropvolgende conclusies leidden tot een grondige kennis van onder andere het constructieve gedrag zoals spanning en stabiliteit. Deze conclusies worden aangeduid als de ‘Wet van Staaks’, waarbij de spanningen in het glas worden geanalyseerd en wordt aangegeven wat de toelaatbare vervorming is zonder dat er een visueel verstoord beeld ontstaat.
Het ontwerp van MUMA Architects voor de ‘Day-lit Gallery’ van het Victoria and Albert Museum ging uit van de combinatie van koud getordeerde glaspanelen die zowel gelamineerd als geïsoleerd waren. Deze panelen zijn stijver dan uitsluitend gelamineerde panelen en nemen veel meer buigspanningen op om uiteindelijk de gewenste vorm te krijgen.

Getordeerde Geometrie
De typische geometrie van koud getordeerde panelen is een rechthoekige vorm met drie hoeken in hetzelfde vlak, en één hoek buiten dit vlak.

Gedrag bij Vervorming
De gekozen methode voor het torderen van glaspanelen zorgt voor dubbel gebogen diagonalen en rechte randen (een regelvlak). Boven de uiterste waarde resulteert de instabiliteit van deze vorm in het knikken van één of twee van de diagonalen.

Testen
Naast een theoretische onderbouwing zijn de geïsoleerde en gelamineerde glaspanelen langdurig getest om ook hun levensduur te garanderen.

Detailleringen
Het dak bestaat uit 73, 450mm hoge, translucente, gelamineerde glazen liggers van veiligheidsglas. Deze vinnen bestaan uit drie 12mm-dikke geharde witte glaspanelen met een witte PVB tussenlaag.
Op de glasvinnen liggen transparante, koud gebogen geïsoleerde glazen panelen. Een roestvrij stalen profiel is gelijmd op de bovenzijde van de glazen ligger en verbindt zo de glaspanelen in het dak met behulp van klemplaatjes.

Ontwikkeling Model en Testen
Octatube heeft een model gemaakt op ware grootte waarmee met behulp van een fragment van het dak de kwaliteit van de detailleringen en ook de waterdichtheid konden worden gecontroleerd. Het bood ook de mogelijkheid voor het ontwerpteam om van tevoren het detail te zien van de aansluiting tussen de translucente liggers en de dubbelglaspanelen.
De architecten wilden omslachtige verbindingen vermijden, dus Octatube heeft een maatoplossing ontwikkeld zodat met behulp van een roestvrij stalen verbinding de glaspanelen gemakkelijk op de bouwplaats aan de liggers en elkaar konden worden geklemd. De mock-up bleek van onschatbare waarde te zijn om enerzijds het ontwerp visueel te testen, en anderzijds het behoud van een goede afdichting in combinatie met de benodigde torsie te controleren.