Design of Community Center in Rural Ghana Using Shipping Containers - In Collaboration with Engineers Without Borders Norway

Abstract

Denne oppgaven omhandler et skisseprosjekt av et samfunnssenter med tilhørende innkvartering på Trax-Kavli gården nord i Ghana. Gården eies av bistandsorganisasjonen Trax Ghana, og har som formål å tilby befolkningen i området et sted med læringsfasiliteter som fungerer som et tillegg til undervisningen som gis ved de offentlige skolene. Særlig jenter og andre sårbare grupper i samfunnet er hovedmålgruppen for dette prosjektet.

Samfunnssenteret er tenkt utformet av brukte shipping containere etter ønske fra Trax Ghana. Slike containere er relativt billige å anskaffe, i tillegg til at de sørger for et vanntett klimaskall og forkorter byggeprosessen. For de resterende delene av prosjektet er bruken av lokal arbeidskraft og lokale materialer vektlagt. I den forbindelse er en litteraturstudie av shipping container-arkitektur og lokale byggematerialer i Ghana gjennomført.

Utformingen av samfunnssenteret er utviklet ved å følge anbefalinger i ghanesiske og norske byggeforskrifter. Det foreslåtte designet av samfunnssenteret består av fire 40-fots shipping containere som til sammen utgjør et klasserom, bibliotek, Trax-kontor og innkvarteringsfasiliteter. I tillegg huser to 20-fots containere latrinetoaletter og dusjfasiliteter for jenter og gutter. For å unngå unødvendig oppvarming av innendørsklimaet på grunn av solstråling, er det tenkt å legge luftede takkonstruksjoner over alle containerne i tillegg til utendørsområdet mellom disse. Takflatene fungerer også som flater for regnvannsoppsamling for å kunne øke vanntilførselen på gården.

Undersøkelser av takkonstruksjoner i behandlet trevirke og fundamenter i armert betong er utført. FEM-modeller for både takkonstruksjoner og fundamenter er modellert i Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2019. På grunn av den store spennvidden for bjelkene som understøtter taket over utendørsområdet er fagverksbjelker ansett som den best egnede løsningen. Dimensjonering av fagverksbjelkene i tre og de andre tilhørende takelementene er gjort i henhold til EN 1995-1-1. Direkte fundamentering slik som punktfundamenter og sålefundamenter er vurdert med tanke på fundamentering av containerne. Gjennom beregninger ble det oppdaget at fundamentene er utsatt for store oppløftskrefter på grunn av vindlastene. Sålefundamenter er derfor antatt som den beste løsningen for fundamentering av containerne.

This thesis concerns the preliminary design of a community center and accommodation on the Trax-Kavli farm in the northern part of Ghana. The farm is owned by the non-governmental organization Trax Ghana and aims to provide the local community with supplementary teaching facilities in addition to the education given by the public schools. Girls, in particular, and other vulnerable groups of the community are the main target groups for this project.

The community center is intended to be designed out of used shipping containers by the request from Trax Ghana. These containers are relatively cheap to purchase and provide waterproof enclosures and a shortened construction time. Use of local labor and locally available materials have been emphasized for the remainder of the project. A literature review concerning shipping container architecture and local building materials in Ghana have been conducted.

The design of the community center has been developed by referring to Ghanaian and Norwegian building regulations. The suggested layout consists of four 40 ft. shipping containers forming a classroom, library, Trax office and accommodation facilities. Two additional 20 ft. shipping containers hold pit latrine toilets and shower facilities for girls and boys. To avoid excessive heating of the indoor environment due to solar radiation, shading in terms of external roofs are added on top of the containers and the outdoor area between them. The roof surfaces also serve as surfaces for rainwater harvesting increasing the water supply on the farm.

Design of roof supporting structures made of treated wood and foundations made of reinforced concrete are investigated. Finite element models for both the roof supporting structures and the foundations are built using Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2019. Due to the long span width of the beams supporting the roof over the outdoor area, truss beams have been considered the most favorable solution. Design of the timber truss and other roof members have been done according to EN 1995-1-1. Foundation types such as spread footing foundations and mat foundations are studied. Calculations show that the foundations are subjected to large uplifting forces due to wind loads, thus, mat foundations are considered the most reasonable foundation type for the containers.