Campus Canopy

Een elegante en transparante dubbel gebogen overkapping, uitgevoerd in gelamineerd gelijmd hout, glas en staal, overdekt een weelderig groene, verzonken tuin. Concaaf ontmoet convex: The Campus Canopy. Deze unieke constructie, ontworpen door Benjamin Thomas van MOLA Architecture, bevindt zich op het terrein van The Campus, Cherrywood, Dublin. Een ogenschijnlijk eenvoudig ontwerp: drie V-vormige kolommen dragen een gebogen houten grid dat is bekleed met glas. Maar er is meer dan het oog kan zien: zonder een flinke dosis creativiteit, samenwerking en technisch vernuft zou deze overkapping hier niet staan.

Ontwerpen en bouwen met hout en glas brengt materiaalspecifieke uitdagingen met zich mee, vooral wanneer we de structurele grenzen van deze materialen opzoeken. Een reeks ontwerpworkshops die we samen met de klant organiseerden, draaide allemaal om de centrale vraag: hoe krijgen we dit gebouwd, zodat het en technisch haalbaar is en dicht bij de ontwerpintentie blijft?

Ons constructeursteam optimaliseerde de complexe geometrie van de luifel, die als een vrije vorm was getekend. Er werden criteria vastgesteld waarmee elke optie werd beoordeeld (bijvoorbeeld blootstelling aan het weer, verbindingen en productie). Het resultaat is een combinatie van een bol en een cilinder met een gelijnd oppervlak met vaste breedte als omtrek (randbalk). Dit betekent dat de drie lange delen van de randbalk enkel gekromd zijn en dat alle secundaire glulam balken exact dezelfde radius hebben. Dit verminderde de complexiteit van het productieproces en de installatie aanzienlijk.

De randbalk: een spel van verborgen verbindingen

De houttypologie van de Campus Canopy bestaat uit drie balken: de randbalk, de primaire balk en de secundaire balk. De slanke randbalk loopt rondom de overkapping en is enkel gebogen, behalve op de hoeken, daar is de balk dubbel gebogen. Rondom verandert de balk licht van vorm en heeft het verschillende hellingshoeken.

Omdat het hout niet goed bestand is tegen torsie was deze balk vanuit constructief oogpunt een bijzondere uitdaging. Op maat gemaakte stalen verbindingen zorgen voor de overdracht van krachten tussen de randbalkelementen. Doordat deze verbindingen niet zichtbaar zijn voor het blote oog, wordt de vloeiendheid van het ontwerp benadrukt. Dezelfde verborgen verbindingen en vloeiende esthetiek zijn bereikt in de primaire liggers, die allemaal verschillend zijn en van vorm en kromming veranderen.

Koud buigen op een natuurlijk materiaal

De houten gridshell is bedekt met glaspanelen. Dankzij de optimalisatie van de geometrie zijn de glaspanelen geproduceerd als eenvoudige vlakke panelen die we on site op de houtconstructie koud hebben gebogen. Klemstrips over de lange zijden houden het glas op zijn plaats, terwijl we dwars op het glas op maat gemaakte roestvrijstalen puntsteunen hebben toegepast om een licht en elegant visueel effect te garanderen.

We hebben de dubbel gebogen bolvorm van de constructie benaderd door slim gebruik te maken van enkelgekromde en deels gedraaide glaspanelen. Extra iteratieve berekeningen waren nodig om de resulterende lokale spanningen van deze glaspanelen onder controle te houden. We hebben een mock-up op ware grootte van het geometrisch meest complexe deel van de luifel gemaakt om de structurele haalbaarheid en een esthetisch overtuigend resultaat te garanderen. 

Omdat de luifel beloopbaar moet zijn voor onderhoud, was de combinatie van koud buigen en puntbelasting kritisch. In het ideale geval gebuiken we dun glas voor koud buigen, maar dikker glas is juist wenselijk voor de puntbelasting. Dit vormde dan ook een zoektocht naar de juiste balans.

Verstelbare roestvrijstalen puntbevestigingen

Een interessante kenmerk zijn de glaspanelen die over de randbalk hangen en boven de luifel lijken te 'zweven'. We hebben de glaspanelen koudgebogen vanaf het midden naar de randbalk . Dat betekent dat de toleranties die ontstaan door het koudbuigen zich ophopen aan de rand. Dit leverde uitdagingen op voor het zwevende glas dat boven de randbalk uitsteekt. Daar moesten we een centraal punt door het glas heen bevestigen om de zwevende rand te ondersteunen. De hoge nauwkeurigheid die vereist is voor deze bevestigingen leek echter niet te werken met de toleranties voor koud buigen.

Daaron hebben we op maat gemaakte, verstelbare roestvrijstalen puntbevestigingen ontwikkeld en getest, die we na het plaatsen en koud buigen van de glaspanelen op de randbalk hebben gemonteerd. We hebben deze puntbevestiging tussen het glaspaneel en de randbalk geplaatst om het glaspaneel te ondersteunen en er druk op uit te oefenen. Vervolgens hebben we de puntbevestiging mechanisch aan de randbalk bevestigd door van buitenaf een schroef door het gat in het glas en de puntbevestiging te boren en vast te draaien. De verbinding hebben we aan de buitenkant vastgezet met een roestvrijstalen afdekplaat.

Maatwerkoplossingen voor onderhoud

Voor het onderhoud van een dak met dze helling zijn maatwerkoplossingen nodig. We hebben valbeugels in het dak verwerkt die met lange schroeven zijn bevestigd. Een uitdaging op zich, want hoe breng je rechte schroeven aan in een gekromde balk? De oplossing vonden we in beugels met een uitsparing in de balken. Naast valbeveiliging hebben we ook ‘rope access’ ingebouwd, waarmee getrainde specialisten met touwtechnieken veilig het onderhoud kunnen uitvoeren.

Stijve kolommen vs. ademende overkapping

Wanneer de temperatuur en vochtigheid veranderen en het hout uitzet, kan het slanke glas lichtjes bewegen op het beglazingssysteem omdat het alleen aan de lange zijden wordt vastgeklemd. Deze bewegingen worden opgevangen in de manier waarop de robuuste kolommen in de fundering zijn bevestigd, in de afstand tussen fundering en dak en in de afstand tussen elementen van de kolommen. Gezien de grote lassamenstellingen van deze kolommen en het feit dat lassen warmte (en dus vervormingen) veroorzaakt, was dit een waar huzarenstukje dat perfect is gelukt.

Het gebruik van hout, als de belangrijkste zichtbare constructie, laat zien hoe dit natuurlijke materiaal kan worden gebruikt om eigentijdse, duurzame omgevingen te creëren die welzijn en interactie bevorderen.

Partners in dit project: MOLA Architecture, Cleary Doyle Construction Lt, Scollard Doyle Construction Consultants & Billings Design Associates