Museum of European and Mediterranean Civilizations (MuCEM)

Inleiding

Naar aanleiding van een internationale wedstrijd die in 2002 geopend werd door het Franse Ministerie van Cultuur, werd het winnende team met architect Rudy Ricciotti opgedragen met het ontwerp en de realisatie van het MuCEM (Musée des Civilisations de l’Europe et de la Méditerranée) op de J4 pier in Marseille.

Beschrijving

Het gekozen architecturale concept is bedoeld om een gebouw met een absoluut moderne structuur te realiseren, gedurfd en met respect voor duurzame ontwikkeling door het gebruik van UHPFRC voor de belangrijkste constructie-elementen: boomvormige kolommen, balken met grote overspanning, een visnet facade en dak en een voetgangersbrug die de verbinding maakt met het Saint Jean fort.

Er was heel wat onderzoekswerk nodig om de UHPFRC elementen in de structuur van het gebouw te integreren omdat het noodzakelijk was om deze te prefabriceren.

De verticale draagstructuur in UHPFRC

De verticale dragende constructie-elementen geven hun dragende functie weer door hun speciale vorm die samen met de architect ontwikkeld werd. De verbinding van de kolommen met elkaar, met de funderingsplaat en de randbalken van de vloeren is gebeurd door naspanning waardoor ook de trekweerstand van het UHPFRC verhoogd werd. De naspanning met in vet omhulde strengen begint van onderaan elke boom-kolom. Van daaruit gaat de naspanning naar boven, waarbij de strengen de verschillende takken volgen. Het aanspannen wordt progressief aangebracht vanaf de top en volgt een voorgedefinieerde fasering.
De boomvormige kolommen maken deel uit van de facade bracing van de structuur in hun vlak, door kolomgroepen te gebruiken die Ns en Vs vormen. In de Engineering Ontwerp fase werden, als gevolg van de beslissing om het gebouw bestand te maken tegen aardbevingen, de dilatatievoegen weggelaten en werden de randbalken van de vloeren nagespannen om de temperatuureffecten op te vangen. De elementen van de precast kolommen werden boven en onder aan Freyssinet scharnieren bevestigd waardoor de naspanning werd geleid en het meeste van de wind bracing is overgedragen aan de centrale kern.

UHPFRC visnetten in de facade en het dak

Deze vrijstaande zonwerende panelen worden opgebouwd uit in elkaar vervlochten strengen volgens de tekeningen van de architect. Elke paneel van 6 op 3 m² is zo naast mekaar gezet dat een belastingsdaling volgens een continu willekeurig patroon tussen de panelen wordt bekomen. De vrijstaande facade visnetten steunen op de fundering en worden horizontaal op hun plaats gehouden door scharnierende spelden die bevestigd zijn aan de verticale dragers van de vliesgevel van het Museum.

Grote-overspanning vloerbalken in UHPFRC

​Gekoppelde I balken van 23,40m overspanning ondersteunen de vloeren van de toonzalen van het Museum. De balken zijn prefab en voorgespannen met voorspanstrengen. De voorspanning is berekend om gecentreerd te zijn onder quasi permanente belasting om een kromming ten gevolge van kruip te vermijden. Om te voldoen aan de seismische bepalingen, werden de balken uitgevoerd in hoge sterkte beton C60/75 in plaats van UHPFRC, met een verhoging van hun hoogte met 11cm.

Voetgangersbrug die het MuCEM en het Saint Jean Fort verbindt

De voetgangersbrug met dragende railings heft 3 overspanningen van 21m, 68m en 30m. Over de totale lengte van 130m, bestaat het uit 26 segmenten in UHPFRC geassembleerd door naspanning. De slanke vorm, recht in zijn vlak en licht gebogen naar boven toe (41cm) heeft 2 steunen aan elke kant wat zorgt voor een vrije overspanning van 82m.
Het dek bestaande uit UHPFRC platen met diagonale bracings is bevestigd aan de segmenten om de horizontale versteviging te vormen.

Structurele analyse en ontwerp met SCIA Engineer

De software werd gebruikt voor de volgende studies:

• Het ontwerp van de boomvormige kolommen in UHPFRC
• De 3D statische en dynamische analyse van het MuCEM

Geavanceerde niet-lineaire statische berekeningen werden uitgevoerd voor het dimensioneren van de kolommen, met inrekening van het fysisch niet-lineaire spannings-rek materiaalgedrag van het UHPFRC. Real-life testen werden uitgevoerd aan het CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) op 3 rechte kolommen en 3 in de vorm van een “Y”, wat toeliet om de 3 Franse UHPFRC materialen te karakteriseren en om het aanvaardbare conservatieve resultaat van de berekening aan te tonen.