Elk project heeft zijn eigenheid. Zo lag bij het ontwerp van de nieuwe Stadshal in Gent (een ontwerp van de associatie Robbrecht en Daem architecten en Marie-José Van Hee architecten) de geometrie reeds volledig vast toen we bij het project werden betrokken. Vorm en afmetingen van dit bouwwerk op het plein tussen de Sint-Niklaaskerk, het Belfort en het Stadhuis, en de noklijnen ervan werden door de architecten bepaald op basis van historische referenties. De lengte en hoogte van de nieuwe stadshal stemmen overeen met die van omringende historische gebouwen, terwijl de kopgevels een reproductie zijn van de dubbele puntgevel van het Schepenhuis van Gedele. Binnen die grenzen hebben we echter ook hier zeer creatief samengewerkt met de architecten om een constructief ontwerp te realiseren dat de beeldende taal van de architecten tot uitdrukking brengt.”
De nieuwe stadshal in Gent
Een complexe structuur die eenvoud uitstraalt
“De staalstructuur van de Stadshal, die permanent volledig open is, rust op vier betonnen sokkels die in een vrije doorgangshoogte van 5,5 meter voorzien” vult projectingenieur ir. arch. Hanne Van Beurden aan. “Eigenlijk is de hal een groot dak dat een rechthoekig deel van het plein van 16 bij 40 meter overdekt. De zijwanden en schuine vlakken van dit dak zijn langs alle zijden bedekt met hardhouten plankwerk dat wordt geperforeerd door honderden daglichtkokers en aan de buitenkant is afgedekt met glasplaten.
Tijdens het ontwerp van de Stadshal werd voorrang gegeven aan eenvoud van uitvoering. Met behulp van constructieve berekeningen met Diamonds werd de stalen dakconstructie ontworpen als een samenwerkend en windstijf geheel van spanten, vakwerkliggers en Vierendeelliggers.
Hoewel het geheel eenvoud uitstraalt, is de dakconstructie best wel complex. Zo is het grondplan van de hal een eenvoudige rechthoek die echter bestaat uit twee aanliggende trapeziumvormige beuken Dat komt omdat de twee gelijkbenige driehoeken die in beide kopgevels terug te vinden zijn, ongelijke afmetingen hebben en diagonaal gespiegeld zijn ten opzichte van het zwaartepunt van het rechthoekig grondplan. Het gevolg is dat de kilgoot het grondplan verdeelt in twee trapeziumvormige delen. Bovendien lopen de noklijnen schuin op van de kleine driehoek in de ene kopgevel naar de grote driehoek in de andere kopgevel, zodat die noklijnen elkaar in zijaanzicht kruisen.
Het resultaat van dat alles is dat de dakspanten allemaal net een beetje anders zijn. We hebben er wel voor gekozen om alle spanten op dezelfde tussenafstand te plaatsen, en om voor alle spanten ook dezelfde profielen te gebruiken. Vanuit constructief standpunt was het eenvoudiger geweest om de spanten dichter bij elkaar te plaatsen naar de steunpunten toe en daar ook grotere profielen te gebruiken, omdat je op die manier makkelijk de grotere dwarskrachten kan opnemen. In overleg met de architect hebben we echter absolute voorrang gegeven aan eenvoud van uitvoering. Door de afstand tussen alle spanten constant te houden werd het bijvoorbeeld veel eenvoudiger om een regelmatig patroon te vormen met de daglichtkokers. En door dezelfde profielen te gebruiken voor alle spanten konden we over de volledige constructie dezelfde nuttige hoogte realiseren, wat dan weer belangrijk was om de secundaire dakconstructie vlot te kunnen afwerken met een houten betimmering.
Eigenlijk kan je de Stadshal beschouwen als een schaal op 4 steunpunten, zij het dan een discrete vouwschaal. In de lengterichting van de hal zijn de verticale en schuine dakvlakken uitgewerkt als vakwerkliggers met een totale overspanning van 40 meter, terwijl beide kopgevels werden ontworpen als een driescharnierboog. De grote moeilijkheid bij dit alles was te zorgen voor voldoende windstijfheid. Zoals ik de constructie tot nu toe heb beschreven, is die eigenlijk een kaartenhuisje dat weinig of geen weerstand tegen windkrachten heeft. Samen met de architecten hebben we verschillende manieren afgetoetst om zo onzichtbaar mogelijk de nodige windstijfheid te realiseren. Uiteindelijk hebben we gekozen voor een oplossing op basis van een reeks horizontale Vierendeelliggers.
Die Vierendeelliggers zijn uitgevoerd met kokerprofielen, en zitten aan elke kant van de Stadshal op 3 verschillende hoogtes tegen de verticale dakvlakken aan. De nuttige hoogte van de Vierendeelliggers is maximaal in het midden van de 40 meter overspanning, terwijl ze aan beide uiteinden volstaat om de dwarskracht op te nemen. Alle Vierendeelliggers zijn discreet verwerkt in het geheel. Zo is de hoogte van de kokerprofielen beperkt tot slechts 30 cm, terwijl beide Vierendeelliggers onderaan bekleed zijn met hout en de andere Vierendeelliggers zijn zwartgelakt.
3 Vierendeelliggers, aan beide zijden discreet verwerkt in de dakconstructie van de Stadshal, zorgen ervoor dat de windbelasting kan worden opgenomen. Tevens belemmeren zij het uitkippen van de gedrukte randen van de vakwerkliggers.
Dankzij de Vierendeelliggers krijgt de dakconstructie voldoende stijfheid, en kan de windbelasting worden opgenomen. Omdat de Vierendeelliggers zijn aangesloten op de boven- en onderrand van de vakwerkliggers in de verticale zijvlakken, belemmeren die Vierendeelliggers meteen ook het uitkippen van de gedrukte vakwerkranden.
Alle vakwerkliggers werden trouwens berekend met perfect scharnierende knopen. In werkelijkheid hebben die vakwerkknopen natuurlijk wel een zekere stijfheid, maar daar hebben we geen rekening mee gehouden omdat je ook nooit helemaal zeker bent of die stijfheid bij uitvoering wel zal worden gerealiseerd. In het rekenmodel zijn het de Vierendeelliggers, en de Vierendeelliggers alleen, die zorgen voor de windstijfheid van de dakconstructie.
Wij bouwen trouwens altijd rekenmodellen die weerspiegelen hoe we de constructie willen zien werken, en houden absoluut geen rekening met eventualiteiten. We zetten de constructie als het ware naar onze hand, zodat we zeker zijn dat die ook zal doen wat moet. Onze Diamonds rekensoftware sluit bijzonder goed aan bij die manier van werken. Het is een zeer intuïtieve rekensoftware waarin je als ingenieur heel makkelijk een rekenmodel opbouwt, goed het overzicht bewaart en snel tot een resultaat komt.
De 4 betonkolommen op de hoeken van de Stadshal werden in het Diamonds rekenmodel van de stalen dakconstructie ingevoerd als 4 vaste steunpunten. Die kolommen hebben we trouwens ook in Diamonds berekend, rekening houdend met de verticale en de horizontale belasting van de dakconstructie. De 5,5 meter hoge kolommen hebben best wel stevige afmetingen, en vervullen allemaal ook een technische functie. In een kolom is bijvoorbeeld een lift ondergebracht, terwijl in een andere kolom dan weer technieken aanwezig zijn voor de verluchting van het onderliggende Grand Café. Aan de hand van Diamonds-berekeningen werden de kolommen gedimensioneerd en gewapend om de belasting van de dakconstructie op te nemen en de horizontale uitbuiging aan de top te beperken.
Omdat de Diamonds rekensoftware heel intuïtief te gebruiken is, kunnen we altijd bijzonder snel tot resultaten komen en die resultaten actief inzetten tijdens onze discussies met de architecten. En dat is toch wel cruciaal om onze ambitie waar te maken: samen constructief vormgeven aan het concept van de architecten.”
