Dansk firma vindsikrer de store bygningsværker

Store bygninger påvirkes så voldsomt af vinden, at det kan være ubehageligt for mennesker at opholde sig i eller omkring dem. Force Technology i Lyngby har ekspertisen til at vindsikre alt fra de nye fodboldstadioner i Portugal til EF-Domstolen i Luxembourg.

Computersimulation af luftstrømning omkring bygninger. Billedet visualiserer en række »flugtbaner« af luftpartikler for en bestemt vindretning. Den slags visualisering af luftstrømning hjælper videnskaben med at forstå, hvordan vind blæser omkring bygninger og hvordan den målte belastning opstår. Copyright: Force Technology Fold sammen
Læs mere
Lyt til artiklen

Vil du lytte videre?

Få et Digital Plus-abonnement og lyt videre med det samme.

Skift abonnement

Med Digital Plus kan du lytte til artikler. Du får adgang med det samme.

Når spillerne under EM i fodbold i disse dage løber rundt på de nyopførte stadioner i Portugal, er vinden ikke noget stort problem. Hverken bold, spillere eller tilskuere generes i nævneværdig grad af vindstød eller blæst, uanset vejrforholdene omkring stadion.

Det har et dansk firma en del af æren for. De portugisiske fodboldstadions i Aviero, Braga og Lissabon er gennemtestede for uønskede, generende virkninger af vinden.

De omfattende vindtestninger er foregået ved hjælp af virkelighedstro modeller af de tre stadioner, som så er placeret i en af de tre såkaldte vindtunneler hos Force Technology på Hjortekærsvej i Kgs. Lyngby. Akkurat som en lang række andre store bygningsværker er blevet det.

En af virksomhedens divisioner, Maritim Industri, har bl.a. specialiseret sig i at arbejde med vindforhold i forhold til bygningsværker. Af divisionens 90 medarbejdere er de 20 beskæftiget med vindteknologi, som er et ofte overset område inden for byggeriet, der imidlertid har meget stor betydning for sikkerhed og komfort i høje bygninger.

Vindteknologi er et nicheområde, hvor danskerne især konkurrerer med virksomheder i USA, Canada, Frankrig og andre europæiske lande. Force Technology klarer sig godt i den internationale konkurrence, hvor det danske firma har vundet en række betydningsfulde udbud. Senest har Force Technology således testet de to højhuse, der indgår i den planlagte udvidelse og tilbygning til EF-Domstolen, European Court of Justice, i Luxembourg, som gennemføres i perioden 2003-2007. Et projekt til et samlet budget på godt 2,5 mia. kr.

Europæisk domstol

»Vi blev som et af seks firmaer bedt om at komme med et tilbud på European Court of Justice, formentlig fordi vi forinden havde testet en ny koncertsal i samme område,« forklarer Andreas G. Jensen, der er leder af afdelingen Industrial Aerodynamics hos Force Technology.

EF-Domstolen - eller de Europæiske Fællesskabers Domstol - har til opgave at værne om lov og ret ved fortolkningen og anvendelsen af EF-traktaterne. Domstolens arbejde er ikke blevet mindre omfattende gennem årene, og bl.a. derfor er tiden løbet fra de gamle rammer. Den oprindelige bygning fra 1970erne var fyldt med asbest. Derfor måtte domstolen i 2000-2002 gennem en krævende ombygning, hvorunder man fjernede 130 tons af det uønskede materiale.

Tilbage står en rå konstruktion, og når domstolen frem til 2007 genopbygges, sker det efter en plan af arkitekten Dominique Perrault. Han har forsynet det nye bygningskompleks med to højhuse på hver 103 meter. Tvillingetårnene bliver arbejdsplads for mange hundrede mennesker.

EF-Domstolens placering på det såkaldte Kirchberg Plateau betyder, at det bliver et par meget vindomsuste bygninger. Derfor har det på forhånd været vigtigt for bygherren at afklare, om vinden og de geografiske forhold på plateauet kan skabe problemer i og omkring bygningerne.

Det rådgivende ingeniørfirma Gehl, Jacoby & Ass., Luxembourg, er ansvarlig for bygningernes konstruktion, og efter en international konkurrence vandt Force Technology i Lyngby altså opgaven i skarp konkurrence med bl.a. et fransk firma.

Vindteknologien

Selve testningen er foregået i en af de tre vindtunneler hos Force Technology, hvor man har bygget en detaljeret model af bygningerne og det omkringliggende landskab.

Modellen er så placeret på en drejelig platform inde i den såkaldte Vindtunnel 2, som er opført i 1982. Selve arbejdssektionen af tunnelen er 20,8 meter lang og 2,6 meter bred, bygget af træ, og kan gennemføre forsøg med vindhastigheder helt op til 110 km/t.

Hos Force Technology har ph.d. Christos T. Georgakis og ph.d. Holger Koss, der begge er eksperter inden for aerodynamik, bygningsdynamik og design, deltaget i arbejdet med at vindteste de to højhuse, der indgår i det nye domstolsbyggeri.

Selve testen er en blanding af fysik og computerteknologi.

Målingerne foregår ved, at bygningsmodellen er udstyret med en lang række små huller, der via plastikslanger er forbundet med et meget dyrt måleredskab, der registrerer vindtrykket. Det hele registreres på en computer - og så kan teknikerne ellers skrue op og ned for vindkraften i den lange testtunnel, og modellen kan drejes, så vinden kan blæse fra alle verdenshjørner.

Resultatet blev, at der var grund til at tage vindforholdene i Luxembourg alvorligt, hvis det kommende domstolsbyggeri skulle være egnet for mennesker.

»Vi fandt blandt andet ud af, at de to høje kontorhuse under visse vindforhold vil kunne bevæge sig op til tre centimeter i hver retning. Det lyder måske ikke af meget, men hvis bevægelserne sker relativt hurtigt, betyder det, at folk inden i bygningerne risikerer at blive søsyge. Det afhænger af svingningsfrekvensen,« forklarer Holger Koss.

Det er med andre ord helt normalt og acceptabelt, at en moderne bygning kan svaje i vinden. Men det må blot ikke ske så hurtigt, at folk i bygningen mærker det.

Behov for vinddæmpere

Specialisterne fandt også ud af, at de to bygningers placering tæt på hinanden er årsag til, at der opstår nogle særlige vindforhold mellem dem. Den bageste bygning (fra vindretningen) vil derfor opleve en større turbulens, end hvis den havde stået alene. Og der vil langs jorden opstå hvirvelvinde, som kan virke yderst generende for fodgængere.

Force Technology nøjes imidlertid ikke med at levere en diagnose til kunderne. Det danske firma tilbyder også at rådgive om valget af løsninger - og leverer i visse tilfælde løsningerne.

Ifølge projektmanager Christos Georgakis vil vindproblemer med højhuse som regel blive løst ved at konstruere husene, så de ikke svajer ret meget. Men i sjældne tilfælde er det nødvendigt at neutralisere virkningerne af vindkraften, f.eks. ved hjælp af en slags svingende stålpenduler øverst i bygningerne. Pendulerne indstilles, så de svinger i modfase til vinden.

Men i tilfældet EF-Domstolen har Force Technology været med til at udarbejde en anden løsning, der kun er anvendt i ganske få højhuse i Europa - og ret så bemærkelsesværdig.

»Moderne bygninger er meget fleksible. Men man opererer med en grænseværdi for, hvor megen bevægelse, man vil acceptere. Vi fandt ud af, at man kunne komme under denne grænseværdi i de to højhuse ved hjælp af såkaldte vanddæmpere,« forklarer Christos Georgakis.

Det engelske fagudtryk er »Tuned Liquid Dampers«. På dansk taler man om væskedæmpere eller vanddæmpere, som i praksis er nogle meget store vandtanke eller vandbassiner, der placeres på taget af bygningerne. Vandet i bassinerne sættes i bevægelse, når bygningen svinger, så det skvulper kontrolleret i modtakt til vindens påvirkning af bygningen. Akkurat som et pendul.

»Vi udnytter vands fysiske egenskaber til at modvirke og absorbere den energi, som vinden skaber. Det er en simpel og relativt billig løsning. I dette tilfælde har vi skabt en løsning, hvor tankenes vægt kun udgør 0,2 procent af bygningens samlede masse. Alle andre systemer er mere komplicerede, dyrere og kræver mere vedligeholdelse,« siger ingeniøren.

Handler om sikkerhed

De to nye tårne i Luxembourg påvirkes ikke ens af vinden på grund af de lokale vindforhold. Østtårnet er det mest kritiske og må derfor udstyres med 88 vandtanke, der rummer i alt 200 tons vand. Mens vesttårnet kan nøjes med 44 tanke og 113 tons vand, viser beregningerne.

Force Technology afventer nu, at byggeriet af den nye EF-Domstol skrider fremad. Når de to højhuse er opført, skal de danske ingeniører rejse til Luxembourg og stå for installationen af de vinddæmpende vandtanke.

»Vi skal desuden installere en række overvågningssystemer og følge bygningerne over nogle år. Det er som nævnt første gang i Europa, at man udstyrer bygninger med sådanne tanke, og på verdensplan har man aldrig tidligere afprøvet vanddæmpere i så stor skala. Så vi synes jo selv, det er noget ganske særligt at være med til,« siger Christos Georgakis.

Det danske firmas arbejde skulle altså gerne resultere i bedre arbejdskomfort i bygningerne. Men også folk, der færdes på jorden omkring bygningerne har glæde af vindteknologien.

For eksempel viser analyserne fra vindtunnelen, at visse udendørs arealer ved de nye bygninger vil være præget af kraftig vind langs jorden, mens andre områder byder på læ. Denne viden anvendes, når der skal placeres fortovscaféer og restauranter i det nye kompleks.

»Det handler også om sikkerhed. Vi forsyner ingeniørerne med data, så de kan konstruere bygninger, hvor f.eks. facaden eller vinduerne ikke falder af, når det blæser. Bygninger, som ikke kollapser på længere sigt. Og bygninger, som folk kan færdes trygt i og omkring. Vi rådgiver og anviser løsninger,« fastslår Christos Georgakis.