Μια πιο προσεκτική ματιά στην εφελκυστική αρχιτεκτονική

Η εφελκυστική αρχιτεκτονική είναι ένα δομικό σύστημα που χρησιμοποιεί κυρίως ένταση αντί για συμπίεση. Εντάσεως και ένταση χρησιμοποιούνται συχνά εναλλακτικά. Άλλα ονόματα περιλαμβάνουν αρχιτεκτονική μεμβράνης τάσης, αρχιτεκτονική υφάσματος, δομές τάσης και ελαφρές δομές τάσης. Ας εξερευνήσουμε αυτήν τη σύγχρονη αλλά αρχαία τεχνική κατασκευής.

Ενταση και συμπίεση είναι δύο δυνάμεις που ακούτε πολλά όταν μελετάτε την αρχιτεκτονική. Οι περισσότερες κατασκευές που χτίζουμε είναι σε συμπίεση - τούβλο σε τούβλο, σανίδα επί του σκάφους, σπρώχνοντας και πιέζοντας προς τα κάτω στο έδαφος, όπου το βάρος του κτιρίου ισορροπείται από τη συμπαγή γη. Η ένταση, από την άλλη πλευρά, θεωρείται ως το αντίθετο της συμπίεσης. Η ένταση τραβά και τεντώνει τα δομικά υλικά.

" Μια δομή που χαρακτηρίζεται από τάνυση του υφάσματος ή του εύκαμπτου συστήματος υλικού (συνήθως με σύρμα ή καλώδιο) για να παρέχει την κρίσιμη δομική στήριξη στη δομή.

instagram viewer

"— Ένωση δομών υφάσματος (FSA)

Σκεφτόμαστε τις πρώτες ανθρωπογενείς κατασκευές (έξω από τη σπηλιά), σκεφτόμαστε τον Laugier Πρωτόγονη καλύβα (δομές κυρίως σε συμπίεση) και, ακόμη και νωρίτερα, δομές που μοιάζουν με σκηνή - ύφασμα (π.χ. δορά ζώου) τράβηξε σφιχτά (ένταση) γύρω από ένα ξύλο ή ένα πλαίσιο οστών. Ο σχεδιασμός εφελκυσμού ήταν καλός για νομαδικές σκηνές και μικρά teepees, αλλά όχι για το Πυραμίδες της Αιγύπτου. Ακόμα και οι Έλληνες και οι Ρωμαίοι αποφάσισαν ότι τα μεγάλα κολοσσαία από πέτρα ήταν σήμα κατατεθέν της μακροζωίας και της ευγένειας, και τα ονομάζουμε Κλασσικός. Κατά τη διάρκεια των αιώνων, η αρχιτεκτονική έντασης υποβιβάστηκε σε τέντες τσίρκων, κρεμαστές γέφυρες (π.χ. γέφυρα του Μπρούκλιν) και προσωρινά περίπτερα μικρής κλίμακας.

Για όλη του τη ζωή, ο Γερμανός αρχιτέκτονας και ο Pritzker Laureate Frei Otto μελέτησαν τις δυνατότητες ελαφριάς, εφελκυστικής αρχιτεκτονικής - επίπονα υπολογισμός του ύψους των πόλων, της ανάρτησης των καλωδίων, του δικτυώματος καλωδίων και των υλικών μεμβράνης που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία μεγάλης κλίμακας σκηνής δομές. Το σχέδιό του για το Γερμανικό Περίπτερο στο Expo '67 στο Μόντρεαλ του Καναδά θα ήταν πολύ πιο εύκολο να κατασκευαστεί αν είχε ΠΑΛΙΟΤΟΜΑΡΟ λογισμικό. Όμως, ήταν αυτό το περίπτερο του 1967 που άνοιξε το δρόμο για άλλους αρχιτέκτονες να εξετάσουν τις πιθανότητες κατασκευής εντάσεων.

Τα πιο συνηθισμένα μοντέλα για τη δημιουργία έντασης είναι το μοντέλο μπαλονιού και το μοντέλο σκηνών. Στο μοντέλο του μπαλονιού, ο εσωτερικός αέρας δημιουργεί πνευματικά την ένταση στα τοιχώματα της μεμβράνης και στην οροφή πιέζοντας τον αέρα στο ελαστικό υλικό, όπως ένα μπαλόνι. Στο μοντέλο της σκηνής, τα καλώδια που συνδέονται με μια σταθερή στήλη τραβούν τους τοίχους και την οροφή της μεμβράνης, σαν μια ομπρέλα.

Τυπικά στοιχεία για το πιο κοινό μοντέλο σκηνής περιλαμβάνουν (1) τον "ιστό" ή σταθερό πόλο ή σετ πόλων για υποστήριξη. (2) Καλώδια ανάρτησης, η ιδέα που έφερε στην Αμερική ο Γερμανός γεννημένος Τζον Ρόμπλινγκ; και (3) μια "μεμβράνη" με τη μορφή υφάσματος (π.χ. ETFE) ή δίχτυ καλωδίων.

Οι πιο τυπικές χρήσεις για αυτόν τον τύπο αρχιτεκτονικής περιλαμβάνουν στέγες, περίπτερα εξωτερικού χώρου, αθλητικούς χώρους, κόμβους μεταφοράς και ημι-μόνιμη στέγαση μετά την καταστροφή.

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

Το Διεθνές Αεροδρόμιο του Ντένβερ είναι ένα καλό παράδειγμα εφελκυστικής αρχιτεκτονικής. Η τεντωμένη μεμβράνη οροφής του ακροδέκτη του 1994 μπορεί να αντέξει θερμοκρασίες από μείον 100 ° F (κάτω από το μηδέν) έως συν 450 ° F. Το υλικό από υαλοβάμβακα αντανακλά τη θερμότητα του ήλιου, αλλά επιτρέπει στο φυσικό φως να διηθείται στους εσωτερικούς χώρους. Η ιδέα του σχεδιασμού είναι να αντικατοπτρίζει το περιβάλλον των κορυφών των βουνών, καθώς το αεροδρόμιο βρίσκεται κοντά στα Βραχώδη Όρη στο Ντένβερ του Κολοράντο.

Αρχιτέκτονας: Γ. Δ. Fentress J. Η. Bradburn Associates, Ντένβερ, CO
Ολοκληρώθηκε το: 1994
Ειδικός Ανάδοχος: Birdair, Inc..
Ιδέα σχεδιασμού: Παρόμοια με την κορυφή του Frei Otto που βρίσκεται κοντά στις Άλπεις του Μονάχου, η Fentress επέλεξε ένα σύστημα στέγης με εφελκυστική μεμβράνη που μιμούσε τις κορυφές Rocky Mountain του Κολοράντο
Μέγεθος: 1.200 x 240 πόδια
Αριθμός εσωτερικών στηλών: 34
Ποσό χάλυβα καλώδιο 10 μίλια
Τύπος μεμβράνης: PTFE Fiberglass, ένα Τεφλόν^®υφασμένα υαλοβάμβακα
Ποσότητα υφάσματος: 375.000 τετραγωνικά πόδια για στέγη του τερματικού Jeppesen. 75.000 τετραγωνικά πόδια πρόσθετη προστασία στα άκρα

^{Πηγή: Διεθνές αεροδρόμιο Ντένβερ και PTFE Fiberglass στην Birdair, Inc. [πρόσβαση στις 15 Μαρτίου 2015]}

Εμπνευσμένη από τις Γερμανικές Άλπεις, αυτή η δομή στο Μόναχο της Γερμανίας μπορεί να σας θυμίσει το Διεθνές Αεροδρόμιο του Ντένβερ το 1994. Ωστόσο, το κτίριο του Μονάχου κτίστηκε είκοσι χρόνια νωρίτερα.

Το 1967, ο Γερμανός αρχιτέκτονας Günther Behnisch (1922-2010) κέρδισε έναν διαγωνισμό για να μετατρέψει μια χωματερή του Μονάχου σε ένα διεθνές τοπίο για να φιλοξενήσει τους Χειμερινούς Ολυμπιακούς Αγώνες XX το 1972. Η Behnisch & Partner δημιούργησε μοντέλα στην άμμο για να περιγράψει τις φυσικές κορυφές που ήθελαν για το Ολυμπιακό χωριό. Στη συνέχεια προσκάλεσαν τον Γερμανό αρχιτέκτονα Frei Otto για να βοηθήσουν να καταλάβουν τις λεπτομέρειες του σχεδίου.

Χωρίς τη χρήση του ΠΑΛΙΟΤΟΜΑΡΟ λογισμικό, οι αρχιτέκτονες και οι μηχανικοί σχεδίασαν αυτές τις κορυφές στο Μόναχο για να επιδείξουν όχι μόνο τους Ολυμπιακούς αθλητές, αλλά και τη γερμανική επινοητικότητα και τις Γερμανικές Άλπεις.

Μήπως ο αρχιτέκτονας του Διεθνούς Αεροδρομίου του Ντένβερ έκλεψε το σχέδιο του Μονάχου; Ίσως, αλλά η εταιρεία της Νότιας Αφρικής Κατασκευές έντασης επισημαίνει ότι όλα τα σχέδια έντασης είναι παράγωγα τριών βασικών μορφών:

• "Κωνικός - Ένα σχήμα κώνου, που χαρακτηρίζεται από κεντρική κορυφή "
• "Βαρέλι Vault - Τοξωτό σχήμα, που συνήθως χαρακτηρίζεται από καμπύλο σχέδιο αψίδας "
• "Hypar - Στριμμένο σχήμα ελεύθερης μορφής"

^{Πηγές: Διαγωνισμοί, Behnisch & Partner 1952-2005; Τεχνικές πληροφορίες, Tension Structures [πρόσβαση στις 15 Μαρτίου 2015]}

Günther Behnisch και ο Frei Otto συνεργάστηκε για να συμπεριλάβει το μεγαλύτερο μέρος του Ολυμπιακού Χωριού του 1972 στο Μόναχο της Γερμανίας, ένα από τα πρώτα έργα μεγάλης κλίμακας εντάσεων. Το Ολυμπιακό Στάδιο στο Μόναχο της Γερμανίας ήταν ένας από τους χώρους που χρησιμοποιούν αρχιτεκτονική εφελκυσμού.

Προτεινόμενο να είναι μεγαλύτερο και πιο μεγάλο από το ύφασμα του Otto's Expo '67 Pavilion, η κατασκευή του Μονάχου ήταν μια περίπλοκη μεμβράνη καλωδίου. Οι αρχιτέκτονες επέλεξαν ακρυλικά πάνελ πάχους 4 mm για να ολοκληρώσουν τη μεμβράνη. Το άκαμπτο ακρυλικό δεν τεντώνεται σαν ύφασμα, έτσι τα πάνελ "συνδέθηκαν με ευελιξία" με το δίχτυ του καλωδίου. Το αποτέλεσμα ήταν μια γλυπτή ελαφρότητα και απαλότητα σε όλο το Ολυμπιακό Χωριό.

Η διάρκεια ζωής μιας δομής εφελκυστικής μεμβράνης είναι μεταβλητή, ανάλογα με τον τύπο της μεμβράνης που επιλέγεται. Οι σημερινές προηγμένες τεχνικές κατασκευής αύξησαν τη διάρκεια ζωής αυτών των κατασκευών από λιγότερο από ένα έτος σε πολλές δεκαετίες. Οι πρώτες κατασκευές, όπως το Ολυμπιακό Πάρκο του 1972 στο Μόναχο, ήταν πραγματικά πειραματικές και απαιτούν συντήρηση. Το 2009, η γερμανική εταιρεία Hightex στρατολογήθηκε για να εγκαταστήσει μια νέα αναρτημένη στέγη μεμβράνης πάνω από το Olympic Hall.

^{Πηγή: Ολυμπιακοί Αγώνες 1972 (Μόναχο): Ολυμπιακό στάδιο, TensiNet.com [πρόσβαση στις 15 Μαρτίου 2015]}

Ο σημερινός αρχιτέκτονας έχει μια σειρά από επιλογές μεμβράνης υφάσματος από το οποίο να επιλέξετε - πολλά περισσότερα "θαυμάσια υφάσματα" από τους αρχιτέκτονες που σχεδίασαν τη στέγη του Ολυμπιακού Χωριού του 1972.

Το 1980, ο συγγραφέας Mario Salvadori εξήγησε την εφελκυστική αρχιτεκτονική με αυτόν τον τρόπο:

"Μόλις ένα δίκτυο καλωδίων ανασταλεί από κατάλληλα σημεία στήριξης, τα θαυμάσια υφάσματα μπορούν να κρεμαστούν από αυτό και να τεντωθούν σε σχετικά μικρή απόσταση μεταξύ των καλωδίων του δικτύου. Ο Γερμανός αρχιτέκτονας Frei Otto πρωτοστάτησε σε αυτόν τον τύπο στέγης, στην οποία κρέμεται ένα δίχτυ λεπτών καλωδίων από βαριά οριακά καλώδια που υποστηρίζονται από μακρούς πόλους από χάλυβα ή αλουμίνιο. Μετά την ανέγερση της σκηνής για το περίπτερο της Δυτικής Γερμανίας στο Expo '67 στο Μόντρεαλ, κατάφερε να καλύψει τα περίπτερα της Ολυμπιακό Στάδιο του Μονάχου... το 1972 με μια σκηνή που στεγάζει δεκαοκτώ στρέμματα, υποστηριζόμενη από εννέα συμπιεστικούς ιστούς ύψους 260 ποδιών και από καλώδια προέντασης ορίου χωρητικότητας έως 5.000 τόνων. (Η αράχνη, παρεμπιπτόντως, δεν είναι εύκολο να μιμηθεί - αυτή η οροφή απαιτούσε 40.000 ώρες υπολογισμούς και σχέδια μηχανικής.) "

^{Πηγή: Γιατί τα κτίρια στέκονται όρθια από τον Mario Salvadori, McGraw-Hill Paperback Edition, 1982, σελ. 263-264}

Συχνά ονομάζεται η πρώτη ελαφριά δομή εφελκυσμού μεγάλης κλίμακας, το 1967 German Pavilion of Expo '67 - προκατασκευασμένα στη Γερμανία και αποστέλλονται στον Καναδά για συναρμολόγηση επιτόπου - καλύπτει μόνο 8.000 τετραγωνικά μέτρα. Αυτό το πείραμα στην εφελκυστική αρχιτεκτονική, που χρειάστηκε μόνο 14 μήνες για το σχεδιασμό και την κατασκευή, έγινε πρωτότυπο, και η όρεξη των Γερμανών αρχιτεκτόνων, συμπεριλαμβανομένου του σχεδιαστή της, του μελλοντικού Pritzker Laureate Frei Οθων.

Την ίδια χρονιά του 1967, ο Γερμανός αρχιτέκτονας Günther Behnisch κέρδισε την επιτροπή για τους Ολυμπιακούς χώρους του Μονάχου του 1972. Η δομή της εφελκυστικής στέγης του χρειάστηκε πέντε χρόνια για να σχεδιάσει και να κατασκευάσει και κάλυψε μια επιφάνεια 74.800 τετραγωνικών μέτρων - πολύ μακριά από τον προκάτοχό του στο Μόντρεαλ του Καναδά.

• Φωτεινές δομές - Δομές φωτός: Η τέχνη και η μηχανική της εφελκυστικής αρχιτεκτονικής που απεικονίζεται από το έργο του Horst Berger από τον Horst Berger, 2005
• Επιφανειακές δομές εφελκυσμού: Ένας πρακτικός οδηγός για την κατασκευή καλωδίων και μεμβρανών από τον Michael Seidel, 2009
• Δομές μεμβράνης εφελκυσμού: ASCE / SEI 55-10, Asce Standard από την Αμερικανική Εταιρεία Πολιτικών Μηχανικών, 2010

^{Πηγές: Ολυμπιακοί Αγώνες 1972 (Μόναχο): Ολυμπιακό στάδιο και Expo 1967 (Μόντρεαλ): Γερμανικό περίπτερο, Βάση δεδομένων έργου του TensiNet.com [πρόσβαση στις 15 Μαρτίου 2015]}