ESS Target building - Foto af Buro Happold
Enestående stålkonstruktion skal huse fremtiden for neutronforskning
Ingeniørkonsulenterne Buro Happold har designet den unikke stålkonstruktion, der overdækker det internationale forskningsfacilitet ESS i Lund. Henning Larsen og COBE står bag selve anlægget, der indeholder verdens kraftigste neutronkilde og derfor skal opfylde ekstremt høje sikkerhedsstandarder.
ESS Target building - Roof Overview
Det internationale forskningsfacilitet ESS, der rummer verdens kraftigste neutronkilde, ligger i den svenske by Lund og vil skabe et banebrydende tværfagligt forskningsmiljø. På ESS vil neutroner, der genereres ved spallation, gøre det muligt for forskerne at studere materialer på atomart og molekylært niveau. Dette vil være til stor gavn for en række forskningsområder som f.eks. biovidenskab og miljøvidenskab, energi, materialer og arkæologi m.m.
Anlægget, der er designet af arkitekterne Henning Larsen og COBE, kræver en robust stålkonstruktion for at kunne klare de komplekse driftskrav og maksimere fleksibiliteten under brugen. Med hensyntagen hertil, udviklede Buro Happolds team af specialiserede ingeniører, et unikt konstruktionsdesign med store åbne spændvidder, til at overdække `Target´-bygningen og de tilhørende forskningshaller.
ESS target building, Buro Happold
På grund af de strenge designkriterier de regulerende myndigheder har stillet til bygningen, sikrede Buro Happold-teamet sig at stålkonstruktionen kunne opfylde de krævende "worst case “-designbetingelser, der bl.a. omfatter understøtning af op til 7 meter sne over dele af taget og at konstruktionen kan modstå et jordskælv, der er fremtidssikret til at være større end hvad der er registreret i moderne historie i dette område.
Det udkragede tag, der strækker sig op til 35 meter ud over bygningens omkreds, giver anlægget en ikonisk visuel identitet, samtidig med at det stadig kan modstå store naturbelastninger. De udkragede dele kan modstå dynamiske vindforhold og sneophobning, men deres modvægt hjælper også med at udligne deformationerne i tagkonstruktionen over de tilstødende forskningshaller.
Fire traverskraner, leveret af Munck og Dematek, giver bygningen stor operationel fleksibilitet. Kranen i den centrale `target-bygning´ opfylder særligt høje sikkerhedsstandarder, da den skal transportere tunge komponenter og undertiden radioaktivt materiale fra spaltningsprocessen: Traverskranen og den understøttende stålkonstruktion kan løfte 115 tons - det er vægten af en Boeing 787.
Bygningens konstruktion blev designet til at kunne klare de interne kræfter og bevægelser, som ikke kun skyldes de enkelte kraner, men også de mange belastningsscenarier, der opstår når alle kraner er i drift samtidig og uafhængigt af hinanden kan bevæge sig og udføre tunge løft.
Flight scanning, Skanska
De forskellige driftsbelastninger fra traverskranerne sammen med de komplekse naturlaster resulterede i mere end to millioner mulige kombinationer af belastningsscenarier. Denne ekstra konstruktionsudfordring krævede en teknisk tilgang, der drog nytte af automatiserede beregningsprocesser.
Da kommercielt tilgængelig software ikke kunne håndtere dette analyseniveau, udviklede Buro Happold et internt program til at identificere og udvælge de kritiske situationer og kombinationer af belastninger, så designprocessen blev mere effektiv.
Dette tilføjede endnu et beregningselement til den støtte, der blev ydet af projektteamet, og supplerede den undersøgelse af facade-paneliseringen, der blev gennemført sammen med facadeingeniørteamet og arkitekterne. Adam Pekala, projektleder hos Buro Happold, forklarer:
- Facaden på den udkragede tagkonstruktion er beklædt med L-formede aluminiumslameller der er monteret på paneler. Disse paneler er opbygget med henblik på at forhindre utilsigtet snebelastning på de store udkragninger. Vi brugte parametrisk modellering til at definere den optimale form og layout af panelerne, så vi reducerede antallet af unikke paneler med 87 %. Dette bidrog betydeligt til at minimere spild ved at bruge materialer og produktionsressourcer på en mere bæredygtig måde, samtidig med at det muliggjorde en meget hurtigere fremstilling og montering af facaden.
Paul Roberts, direktør hos Buro Happold supplerer:
- Det har været et tæt samarbejde med arkitekterne og bygherren lige fra starten af projektet, hvor vi startede med de allerførste håndskitser, som vi arbejdede på sammen. Det er virkelig fantastisk at se resultatet med denne imponerende konstruktion, der markerer en vigtig milepæl for ESS. Vi er stolte af vores bidrag til verdens mest kraftfulde neutronkilde, som vil være med til at løse nogle af de vigtigste samfundsmæssige udfordringer i vores tid at muliggøre videnskabelige gennembrud inden for forskning i forbindelse med materialer, energi, sundhed og miljø.
Sombrero roof1, Roger Eriksson, ESS
Sombrero roof2, Roger Eriksson, ESS
Sombrero roof3 Roger Eriksson ESS
ESS forventes at være i fuld drift ved udgangen af 2027. Efter afslutningen af anlægsarbejdet vil faciliteterne nu fortsætte med at blive forberedt til forskningsaktiviteter.