Konstruktören Sweco och entreprenören Sjölins Smide möjliggjorde stålkonstruktion som lade grunden till Nationalmuseums spektakulära glastak
Renoveringen av Nationalmuseum i Stockholm har kammat hem många lovord och i november 2019 tog det spektakulära, kupolformade glastaket hem Stålbyggnadspriset för sin eleganta stålstruktur. Ett nära samarbete mellan konstruktören Sweco och entreprenören Sjölins Smide möjliggjorde ett smidigt arbete, där 3D-modellering i programvaran Tekla Structures gav förutsättningar att skapa en avancerad stålkonstruktion.
Ett kupolformat glastak, uppbyggt av tetraeder som för tankarna till Louvrepyramiden i Paris, pryder numera Nationalmuseum efter den omfattande renoveringen som blev klar 2018. Taket – som egentligen består av två identiska kupoler – kröner museets ljusgårdar och spännvidden mäter 18 gånger 18 meter. Glastrianglarna är monterade på justerbara distanser på stålkonstruktionen, vilket ger en dubbelkonstruktion, det vill säga två separata skikt med ett hålrum emellan.
– Utmaningen var att utforma glastaket så att det skulle ge rummen en bra akustik, eftersom en av ljusgårdarna skulle inrymma en hörsal. När ljudet möter tetraed-konstruktionen splittras ekot av den specifika formen och når i första hand ljusgårdarnas väggar, som klätts med en ljudabsorberande akustikputs, förklarar Ewa Karawajczyk, konstruktionschef för Region Stockholm på Sweco.
Takens stålkonstruktion består av 104 trianglar som bildar ett nät och vilar på museets ursprungliga tegelväggar. Eftersom man ville göra så få ingrepp som möjligt i stommen var det viktig att taket skulle belasta väggarna vertikalt och i deras längsriktning.
– Vi har i samarbete med arkitektbyrån Wingårdhs har använt oss av parametrisk design för att hitta den bästa formen för denna konstruktion, utifrån flera aspekter. Såväl utifrån ljus- och ljudförhållanden men också för att klara deformationer från bland annat en ojämn snöbelastning, berättar Ewa Karawajczyk.
Parametrisk design är ett sätt att lösa problem med hjälp av mätbara faktorer och variabler där värdet på dessa kan justeras för att generera olika unika lösningar.
Logistiska utmaningar
Sweco har arbetat nära entreprenören Sjölins smide – inte minst när det gäller montaget. Förutom att de gamla tegelväggarna skulle klara av lasterna från taket – de frilades först för att inventera innanmätet och utesluta överraskningar – så innebar montaget en del logistiska utmaningar. Detta löste man genom att frakta taket på pråm från Sjölins smide i Hudiksvall och därefter lyfta delarna på plats med hjälp av kran.
– Själva montaget skedde sedan i två etapper. Först monterades pelare och kantbalkar och i etapp 2 monterades de båda kupolerna. Varje kupol lyftes i 16 förankringspunkter för att konstruktionen inte skulle deformeras under lyftet, förklarar Ewa Karawajczyk.
Komplexa knutpunkter
3D-modellering är en förutsättning för att kunna utforma en så komplex konstruktion som Nationalmuseums tak och där är programvaran Tekla Structures det givna valet gällande stål, konstaterar Joakim Asplund, CDO för byggkonstruktionpå Sweco.
– Tekla är helt enkelt bäst på marknaden när det gäller stålprojektering i byggbranschen. Det finns inga andra program som klarar stora och högdetaljerade modeller och kan hantera den mängden data, konstaterar Joakim Asplund.
Takkonstruktionen består av komplexa knutpunkter, där cylindrar med en lutning i två riktningar har svetsats samman. Det hade varit näst intill en omöjlighet att visa på en 2D-ritning, menar Joakim Asplund. Utifrån 3D-modellen har styrfiler genererats direkt från modellen och använts vid tillverkningen, där robotar har kapat delarna med laser.
– Att kunna använda sig av styrfiler var extremt viktigt vid denna konstruktion, eftersom taket har mycket strikta toleranser på grund av glaset. Utbredningsskisser som man traditionellt använder har inte samma toleransnivå vid tillverkningen, berättar Joakim Asplund.
I detta projekt har heller inga tillverkningsritningar använts, annat än för juridiska ändamål. Istället var det enbart 3D-modellen, tillsammans med styrfilerna som utgjorde underlaget för tillverkningen.
Tillverkning och montering
Pär Skoglund är projektledare på Sjölins smide som har tillverkat stålkonstruktionen till taket – ett utmanande projekt med komplicerade skärningar.
– Det är ett fyrkantigt tak som övergår i en kupol där i princip ingen del är den andra lik i konstruktionen, sammanfattar Pär Skoglund projektet.
Efter att stålkomponenterna hade lasertillverkats utifrån Tekla-modellens styrfiler och märkts upp monterades konstruktionen ihop i verkstaden, då med traditionella ritningar som underlag. Tillverkningen tog totalt 8 veckor från ax till limpa. På Sjölins smide använder man numera nästan uteslutande 3D-modeller från Tekla Structures vid all sin tillverkning.
– Om kunden kommer med 2D-ritningar modellerar våra konstruktörer om det i Tekla Structures, för att vi smidigt ska kunna tillverka och montera konstruktionerna, säger Pär Skoglund.
På grund av Nationalmuseums ålder var man tvungen att montera taket i två stora stycken med hjälp av kran – det fanns alltså inte möjlighet att svetsa ihop mindre delar på plats. Därför skeppades takstyckena på pråm från Hudiksvall till Stockholm. Två ringbalkar hade redan i ett tidigare skede monterats på ovanpå ytterväggarna och i dessa fästes sedan takstyckena. Allt som allt tog montaget fyra timmar från kranlyft till dess att det satt på plats.
– Samarbetet med Sweco gick mycket smidigt, vilket gjorde montaget enkelt trots ett komplext bygge, understryker Pär Skoglund.