nieuws

Construeren van houten koepel is precisiewerk Houten geodetische koepel als bouwpakket

bouwbreed

doetinchem – Geodetische koepels staan bekend als een zeer effectief bouwsysteem. Het Nederlandse GeoDomeDesign ziet voor een houten uitvoering vele toepassingen. Het berekenen van de belastingen blijft echter een lastig aspect.

De eerste houten koepel voor een zwembad op Ameland dateert van 1983.
Sindsdien zijn deze koepels gebruikt voor onder andere sporthallen, dierentuinen
en moskeeën. Incidenteel was er een industriële toepassing, zoals voor een
rioolwaterzuiveringsinstallatie in Goes. “Gebruikers denken vrij snel in rechte
ruimten. Toch zijn er genoeg toepassingen waar een ronde vorm eveneens voldoet,
zoals voor de (luchtdichte) opslag van (bulk)goederen of tanks in havens”, meent
Emil Lüning van het gelijknamige adviesbureau voor technische houtconstructies
in Doetinchem, de bedenker van de sinds 1984 gepatenteerde houten geodetische
koepel.

Lüning omschrijft zijn bouwwerken als “een aaneenschakeling van houten staven
over een driehoekig geodetisch raster”. Een geodetische koepel is qua
materiaalgebruik zeer efficiënt. “De constructie is vergelijkbaar met die van
een eierschaal. De dikte van een eierschaal is één procent van de diameter van
het ei. Bij een houten balkenconstructie is dat bijvoorbeeld al gauw 5 procent
van de overspanning.”

In principe is een doorsnede van maximaal 350 meter mogelijk. Maar financieel
gezien is een houten koepel bij een diameter van 15 meter al interessant
vergeleken met houten spanten. Ook ten opzichte van staal zijn er voordelen.
“Bij staal moet je de dikte in, meer differentiëren, bij hout zit dat allemaal
in de afmeting van de balken.”

Lüning is met ABC2 Architectuurstudio in Almere onder de naam GeoDomeDesign
een samenwerkingsverband aangegaan om de houten variant nadrukkelijker in de
(internationale) markt te zetten.

Drukkrachten

GeoDomeDesign verzorgt niet alleen het ontwerp en de engineering maar is ook
verantwoordelijk voor de realisatie. “Wij leveren de houten koepels als
bouwpakket” (zie kader).

Het pakket bestaat uit houten gelamineerde hoofdstaven en thermisch verzinkte
stalen koppelingen (connectoren). De bevestiging van de staven aan de oplegging
gebeurt met een verstelbare stalen voetconnector. Het geoctrooieerde knooppunt
waar de staven samenkomen, de connector, omvat twee strippensterren, tien of
twaalf zogeheten drukstukken die aansluiten op een centrale buis die de
drukkracht overbrengt. Voor de eventuele dwarskrachten geschiedt dat door een
schijf op deze buis. Lüning: “De krachten in de staven belopen toch al gauw 20
tot 25 ton.”

In de loop der tijd is de constructie geprofessionaliseerd. Zo wordt het
drukstuk nu gefreesd en is er een nieuw bevestigingssysteem voor de gordingen;
schuin ingebrachte, op trek belastende schroeven.

Voor de balken in het binnenklimaat is gelamineerd vurenhout de beste
oplossing, maar de materiaalkeuze hangt af van de uiteindelijke toepassing.
Kinderspeelkoepels zijn bijvoorbeeld van azobé vanwege de duurzaamheid en de
hogere sterkte. De driehoekige vlakken kunnen worden bedekt met dakbeschot of
plaatmateriaal, netten of transparante lichttoelatende kussens van teflon, “maar
in principe kun je ook op betonplaten dimensioneren”, aldus Lüning.

Belastingen

De recent gebouwde koepel in het Belgische Remouchamps krijgt vijf
satellietgebouwen met een nieuw geodetisch systeem, bestaande uit Lenotec
maxi-triplexplaten (Finnforest) van enkele centimeters dik. “Een zeer efficiënte
dakbedekking is de eveneens isolerende 13 millimeter dikke Condor-plaat van
Unidek die ruim 3,50 meter kan overspannen.”

Het construeren van de houten geodetische koepels is een specialisme. Lüning
heeft zelf de lensvormige geometrie ontwikkeld. De computerprogramma’s zijn in
eigen beheer gemaakt en kunnen de geometrie en belastingen genereren die weer
worden opgenomen in een rekenprogramma. “Het berekenen van de belastingen is
veruit het lastigst”, zegt Lüning. “Je hebt te maken met sneeuwlast, windlast en
het eigen gewicht. De invloed van de windlast is een moeilijk aspect dat we
bepalen aan de hand van onderzoek en literatuur. Als de geldende normen hierin
niet voorzien, moeten we op een andere manier aantonen hoe groot de te
verwachten windinvloeden zijn, bijvoorbeeld door onderzoek aan schaalmodellen in
een windtunnel.”

De constructeur ziet de houten koepels als een nichemarkt. “Wij zijn op zoek
naar projecten met een grotere omvang. Zo zijn er plannen voor een koepel met
een doorsnede van 150 meter voor een dierentuin. Gezien de gewenste grootte
richten we ons vizier vooral op het buitenland.”

GeoDomeDesign levert de houten geodetische koepel als bouwpakket: houten
staaflengtes van 8 tot 10 meter die ter plaatse met een connector, bestaande uit
strippensterren, drukelementen en een centrale buis, worden gemonteerd. De
onderdelen worden door verschillende fabrikanten vervaardigd. Lüning: “Een
fabrikant van gelamineerd hout produceert de hoofdstaven; de connectoren komen
van een staalconstructiebedrijf dat volgens onze specificatie-eisen kan
produceren.” Nauwkeurigheid is vereist. “Voor de stalen onderdelen bedragen de
toleranties tienden van millimeters, voor de lengte van de houten staven is het
millimeterwerk.” Lüning wijst op het belang van een goed montageplan, want bij
grotere koepels wegen onderdelen soms meer dan een ton. Op de betonnen fundering
komt eerst een stalen trekkrachtring. Begonnen wordt met het monteren van twee
driehoeken en een horizontale tussenstaaf. De koepel wordt , zonder steigers,
per ring van onder naar boven opgebouwd.

Een goede begincontrole is essentieel. “Bij het vervaardigen van de stalen
trekring bedraagt de maximale tolerantie circa 1 millimeter. Elk punt moet in
zes vrijheidsgraden van translatie en rotatie nauwkeurig afgesteld zijn. De
koepel is namelijk een statisch meervoudig onbepaalde constructie; de vorm is
niet meer te veranderen.”

Reageer op dit artikel
Lees voordat u gaat reageren de spelregels