Wygląda to, jakby bliżej niekreślona betonowa konstrukcja zsunęła się do morza - to podwodna restauracja „Under” w południowej Norwegii, jedyna w swoim rodzaju, która oferuje gościom niezrównany widok ryb pływających po fiordzie. Projekt jest co najmniej spektakularny, ale aby go ukończyć należało się uporać z kilkoma wyzwaniami, w których FEM-Design odegrał ważną rolę. Restauracje często znajdują się na najwyższych piętrach budynków i oferują gościom rozległy widok na okolicę. W najbardziej wysuniętej na południe części Norwegii goście mogą natomiast delektować się posiłkiem poniżej poziomu morza, gdzie za wielką szybą można obserwować życie morskie. Podwodna restauracja „Under” może pomieścić 100 gości i została otwarta w 2019 roku. Aby zaprojektować i zbudować tę konstrukcję o wydłużonym kształcie, należało rozwiązać kilka problemów, które wystawiły technologię i wiedzę na próbę.
Obciążenia dna morskiego
Ogromna, zatopiona betonowa konstrukcja restauracji nie jest poddawana zwykłym obciążeniom wiatrem, ale zupełnie innym siłom.
- Uderzające fale i pływy w tym przypadku są głównymi obciążeniami, co było dużym wyzwaniem podczas obliczania konstrukcji - mówi inżynier Terje Raanes z norweskiej firmy architektoniczno-inżynierskiej Asplan Viak.
Terje jest stałym użytkownikiem programu FEM-Design i wraz ze swoimi pracownikami przeprowadził szczegółowe obliczenia. Ponieważ kształt restauracji jest wyjątkowy, nie można było skorzystać z wiedzy zaczerpniętej z projektów związanych z morzem, takich jak konstrukcje przybrzeżne czy platformy morskie. Wymagało to nowego podejścia do problemu.
- Pływy to statyczne obciążenie, które uwzględniliśmy w FEM-Design. Jednak w przypadku fal nie było tak łatwo, a w Norwegii nie ma normy, która wskazuje jak można analizować obciążenia falowe na konstrukcję.
Ogromne ilości danych w każdej analizie
Zebranie obciążeń od fal zostało opracowane przez firmę konsultingową posiadającą specjalistyczną wiedzę w sektorze morskim. Ogromne ilości danych zostały następnie zaimportowane do FEM-Design za pomocą skryptu, który stworzył Terje i jego współpracownicy. W programie obciążenia falowe zostały przekształcone w obciążenia punktowe konstrukcji. Główny plik obliczeniowy w programie FEM-Design zawierał do 1200 kombinacji obciążeń w oparciu o osiem najbardziej niekorzystnych typów fal, które mają największy wpływ na konstrukcję.
- Szukanie właściwego sposobu pracy, to bardzo skomplikowane zadanie, nad którym spędziliśmy wiele czasu - mówi Terje. Potem już łatwo było przeprowadzić analizy i wyodrębnić wyniki w taki sposób jak zazwyczaj. Każde przeliczenie modelu trwało około sześciu godzin. Zewnętrzna betonowa powłoka restauracji została wylana w kilku etapach. Betonowanie odbyło się po przeciwnej stronie zatoki, niż ta, w której miała być zlokalizowana restauracja. Ale najbardziej krytycznym momentem była sytuacja, gdy gotowa betonowa bryła musiała zostać przetransportowana na fiord i zakotwiczona na miejscu, ponieważ mogło wystąpić wiele czynników, które mogły wpłynąć na operację. Na miejscu konstrukcja została osadzona na kilku słupach posadowionych na dnie morskim.
Aby uzyskać odpowiednie wymiary, w sumie rozpatrzono cztery różne sytuacje obliczeniowe, mówi Terje. Uwzględniliśmy pustą betonową powłokę. Wzięliśmy również pod uwagę konstrukcję podczas jej budowy, w tym obliczenia środka ciężkości, ponieważ konstrukcja została wylana w poziomie. Dodatkowo wzięliśmy pod uwagę całą restaurację wraz z betonową bryłą i wykończeniem, wentylacją i innymi detalami. Czwarta kalkulacja, czyli transport restauracji na docelowe miejsce, zostało wykonane w innym programie.
Zdjęcia: Kjartan Bjelland
Analiza słupów i odkształceń
Betonowa konstrukcja spoczywa na dwóch poziomych i jedenastu pionowych stalowych słupach, które są posadowione na dnie morskim. Wymiarowanie słupów również było wykonane w programie FEM-Design. Kolejnym ważnym zadaniem było przeanalizowanie, kiedy duże fale uderzają w strukturę i jak porusza się wtedy konstrukcja. Przeanalizowano również odkształcenia, które mogą wystąpić w betonie. Podłoga w restauracji to betonowa płyta, która ugina się podczas przypływów pod wpływem ciśnienia z sześciu metrów wody, które działa od spodu. To odkształcenie nie uwzględnia szyby. Dlatego sytuacja została przeanalizowana w programie FEM-Design, a następnie zwymiarowano element mocujący, który utrzymuje płytę podstawy na miejscu.
Projekt trwał pięć lat. W trakcie całego procesu, od pierwszych obliczeń do ukończenia i otwarcia podwodnej restauracji w 2019 roku, inżynierowie rozwiązali wiele trudnych i zaawansowanych technicznie problemów z pomocą FEM-Design. Pokazuje to siłę programu i jego szerokie zastosowanie, zarówno nad, jak i pod poziomem morza.
Artykuł napisany przez Love Janson