Et nærmere kig på trækarkitektur

Trækarkitektur er et strukturelt system, der overvejende bruger spænding i stedet for kompression. træk- og spænding bruges ofte om hverandre. Andre navne inkluderer spændingsmembranarkitektur, stofarkitektur, spændingsstrukturer og lette spændingsstrukturer. Lad os udforske denne moderne, men gamle bygningsteknik.

Spænding og kompression er to kræfter, du hører meget om, når du studerer arkitektur. De fleste strukturer, vi bygger, er i kompression - mursten på mursten, bord om bord, skubber og klemmes nedad til jorden, hvor bygningens vægt er afbalanceret af den faste jord. På den anden side betragtes spænding som det modsatte af komprimering. Spænding trækker og strækker byggematerialer.

" En struktur, der er kendetegnet ved en spænding af stoffet eller det bøjelige materialesystem (typisk med ledning eller kabel) for at tilvejebringe den kritiske strukturelle understøtning til strukturen.

instagram viewer

"— Stofstrukturer Association (FSA)

Når vi tænker tilbage på menneskets første menneskeskabte strukturer (uden for hulen), tænker vi på Laugier's Primitiv hytte (strukturer hovedsageligt i komprimering) og, endnu tidligere, teltlignende strukturer - stof (f.eks. dyrehud) trukket tæt (spænding) omkring et træ- eller knoglestativ. Trækdesign var fint til nomadetelt og små teepees, men ikke til Pyramider i Egypten. Selv grækerne og romerne bestemte, at store coliseums lavet af sten var et varemærke for lang levetid og livskraft, og vi kalder dem Klassisk. Gennem århundreder blev spændingsarkitektur henvist til cirkustelt, hængebroer (f.eks. Brooklyn Bridge) og midlertidige paviljonger i mindre skala.

I hele sit liv studerede den tyske arkitekt og Pritzker Laureate Frei Otto mulighederne for let, trækarkitektur - omhyggeligt beregning af højden på stolper, ophængning af kabler, kabelnet og membranmaterialer, der kunne bruges til at skabe teltlignende i stor skala strukturer. Hans design til den tyske pavillon på Expo '67 i Montreal, Canada, ville have været meget lettere at konstruere, hvis han havde gjort det CAD software. Men det var denne pavillon i 1967, der banede vejen for andre arkitekter at overveje mulighederne for spændingskonstruktion.

De mest almindelige modeller for at skabe spænding er ballonmodellen og teltmodellen. I ballonmodellen skaber indvendig luft pneumatisk spændingen på membranvægge og tag ved at skubbe luft ind i det strækbare materiale, som en ballon. I teltmodellen trækker kabler, der er fastgjort til en fast søjle, membranvægge og tag, ligesom en paraply fungerer.

Typiske elementer til den mere almindelige teltmodel inkluderer (1) "masten" eller den faste pol eller sæt poler til understøtning; (2) Suspensionskabler, ideen bragt til Amerika af tyskfødte John Roebling; og (3) en "membran" i form af stof (f.eks. ETFE) eller kabelnet.

De mest typiske anvendelser til denne type arkitektur inkluderer tagdækning, udendørs paviljonger, sportsarenaer, transportknudepunkter og semi-permanente boliger efter katastrofe.

^{Kilde: Fabric Structures Association (FSA) på www.fabricstructuresassociation.org/what-are-lightweight-structures/tensile}

Denver International Airport er et godt eksempel på trækarkitektur. Det strækte membrantak på terminalen fra 1994 tåler temperaturer fra minus 100 ° F (under nul) til plus 450 ° F. Glasfibermaterialet reflekterer solens varme, men tillader dog naturligt lys at filtrere ind i det indre rum. Designideen er at afspejle omgivelserne i bjergtoppe, da lufthavnen ligger i nærheden af ​​Rocky Mountains i Denver, Colorado.

Arkitekt: C. W. Fentress J. H. Bradburn Associates, Denver, CO
afsluttet: 1994
Specialentreprenør: Birdair, Inc.
DesignideeLigesom Frei Ottos højeste struktur beliggende nær München-Alperne, valgte Fentress et trækmembran-tagsystem, der emulerede Colorado's Rocky Mountain-toppe
Størrelse: 1.200 x 240 fod
Antal indvendige søjler: 34
Mængde af stålkabel 10 miles
Membran Type: PTFE Fiberglas, en Teflon^®-belagt vævet glasfiber
Mængde af stof: 375.000 kvadratmeter til tag i Jeppesen Terminal; 75.000 kvadratmeter ekstra beskyttelse mod gaden

^{Kilde: Denver International Airport og PTFE Fiberglas hos Birdair, Inc. [adgang til 15. marts 2015]}

Inspireret af de tyske alper kan denne struktur i München, Tyskland minde dig om Denver's internationale lufthavn i 1994. Imidlertid blev München-bygningen opført tyve år tidligere.

I 1967 vandt den tyske arkitekt Günther Behnisch (1922-2010) en konkurrence om at omdanne et München affaldsdepot til et internationalt landskab for at være vært for de Olympiske Olympiske Lege i 1972 i 1972. Behnisch & Partner skabte modeller i sand for at beskrive de naturlige toppe, de ønskede til den olympiske landsby. Derefter hentede de den tyske arkitekt Frei Otto til at hjælpe med at finde ud af detaljerne i designet.

Uden brug af CAD software, arkitekterne og ingeniørerne designet disse toppe i München til ikke kun at demonstrere de olympiske atleter, men også tysk opfindsomhed og de tyske alper.

Stjal arkitekt fra Denver International Airport München design? Måske, men det sydafrikanske firma Spændingsstrukturer påpeger, at alle spændingsdesign er derivater af tre grundlæggende former:

• "konisk - En kegleform, kendetegnet ved en central top "
• "Tøndehvelv - En buet form, normalt kendetegnet ved en buet bue-design "
• "Hypar - En snoet freeform-form"

^{Kilder: Konkurrencer, Behnisch & Partner 1952-2005; Teknisk information, Spændingsstrukturer [adgang til 15. marts 2015]}

Günther Behnisch og Frei Otto samarbejdede om at omslutte det meste af den olympiske landsby i 1972 i München, Tyskland, et af de første store spændingsstrukturprojekter. Olympic Stadium i München, Tyskland var blot et af spillestederne ved brug af trækarkitektur.

Foreslået at være større og mere storslået end Ottos Expo '67-stof Pavilion, München-strukturen var en kompliceret kabelnetmembran. Arkitekterne valgte 4 mm tykke akrylpaneler til at afslutte membranen. Stift akryl strækker sig ikke som stof, så panelerne blev "fleksibelt forbundet" til kabelnet. Resultatet var en skulpturel lethed og blødhed i hele den olympiske landsby.

Levetiden for en trækmembranstruktur er variabel, afhængigt af den valgte membrantype. Dagens avancerede produktionsteknikker har øget levetiden for disse strukturer fra mindre end et år til mange årtier. Tidlige strukturer, som den olympiske park i 1972 i München, var virkelig eksperimentelle og kræver vedligeholdelse. I 2009, det tyske selskab Hightex blev vervet til at installere et nyt ophængt membrantak over Olympic Hall.

^{Kilde: Olympiske lege 1972 (München): Olympisk stadion, TensiNet.com [adgang til 15. marts 2015]}

Dagens arkitekt har en række valg af stofmembran hvorfra man kan vælge - mange flere "mirakelstoffer" end arkitekterne, der designet tagpladsen til Olympic Village i 1972.

I 1980 forklarede forfatter Mario Salvadori trækarkitektur på denne måde:

”Når et netværk af kabler er ophængt fra egnede understøttelsespunkter, kan mirakelstoffer hænges fra det og strækkes hen over den relativt lille afstand mellem netværkets kabler. Den tyske arkitekt Frei Otto har været banebrydende for denne type tag, hvor et net af tynde kabler hænger fra tunge afgrænsningskabler understøttet af lange stål- eller aluminiumsstænger. Efter opførelsen af ​​teltet til den vesttyske paviljong på Expo '67 i Montreal, lykkedes han at dække tribunerne på München olympiske stadion... i 1972 med et telt, der beskytter 18 hektar, understøttet af ni kompressormaster så højt som 260 fod og af grænsefortrængningskabler med en kapacitet på op til 5.000 tons. (Edderkoppen er forresten ikke let at efterligne - dette tag krævede 40.000 timers tekniske beregninger og tegninger.) "

^{Kilde: Hvorfor bygninger står op af Mario Salvadori, McGraw-Hill Paperback Edition, 1982, pp. 263-264}

Ofte kaldet den første storskala letvægtstrækstruktur, den tyske paviljong i 1967 af 1967 - præfabrikeret i Tyskland og sendt til Canada til samling på stedet - dækkede kun 8.000 kvadrat meter. Dette eksperiment i trækarkitektur, der kun tog 14 måneder at planlægge og bygge, blev en prototype, og få den tyske arkiteks appetit, inklusive dens designer, den fremtidige Pritzker Laureate Frei Otto.

Samme år i 1967 vandt den tyske arkitekt Günther Behnisch Kommissionen for de olympiske mødesteder i München i 1972. Hans træktagekonstruktion tog fem år at planlægge og bygge og dækkede en overflade på 74.800 kvadratmeter - langt fra sin forgænger i Montreal, Canada.

• Lysstrukturer - Strukturer af lys: Kunst og teknik i trækarkitektur Illustreret af Horst Bergers arbejde af Horst Berger, 2005
• Trækoverfladestrukturer: En praktisk vejledning til kabel- og membrankonstruktion af Michael Seidel, 2009
• Trækmembranstrukturer: ASCE / SEI 55-10, Asce Standard af American Society of Civil Engineers, 2010

^{Kilder: Olympiske lege 1972 (München): Olympisk stadion og Expo 1967 (Montreal): German Pavilion, Project Database of TensiNet.com [adgang til 15. marts 2015]}