Et nærmere blikk på strekkarkitektur

Strekkarkitektur er et strukturelt system som overveiende bruker spenning i stedet for kompresjon. Strekk og Spenninger brukes ofte om hverandre. Andre navn inkluderer spenningsmembranarkitektur, stoffarkitektur, spenningsstrukturer og lette spenningsstrukturer. La oss utforske denne moderne, men gamle konstruksjonsteknikken.

Spenninger og kompresjon er to krefter du hører mye om når du studerer arkitektur. De fleste strukturer vi bygger er i komprimering - murstein på murstein, bord om bord, skyv og pressing nedover til bakken, der bygningens vekt blir balansert av den faste jorden. Spenning blir derimot tenkt som det motsatte av komprimering. Spenningen trekker og strekker byggematerialer.

" En struktur som er preget av en stramming av stoffet eller det bøyelige materialsystemet (typisk med ledning eller kabel) for å gi den kritiske strukturelle støtten til strukturen.

instagram viewer

"— Fabric Structure Association (FSA)

Når vi tenker tilbake på menneskets første menneskeskapte strukturer (utenfor hulen), tenker vi på Laugiers Primitiv hytte (strukturer hovedsakelig i komprimering) og, enda tidligere, teltlignende strukturer - stoff (f.eks. dyrehud) trukket tett (spenning) rundt et tømmer eller en beinramme. Strekkdesign var bra for nomadetelt og små tepper, men ikke for Pyramider i Egypt. Selv grekerne og romerne bestemte at store coliseums laget av stein var et varemerke for lang levetid og livskraft, og vi kaller dem Klassisk. Gjennom århundrene ble spenningsarkitekturen henvist til sirkustelt, hengebroer (f.eks. Brooklyn Bridge), og småskala midlertidige paviljonger.

I hele sitt liv studerte den tyske arkitekten og Pritzker Laureate Frei Otto mulighetene for lett, strekkarkitektur - omhyggelig beregne høyden på stolper, hengingen av kabler, kabelnettet og membranmaterialene som kan brukes til å lage teltlignende i stor skala strukturer. Hans design for den tyske paviljongen på Expo '67 i Montreal, Canada, ville ha vært mye lettere å konstruere om han hadde gjort det CAD programvare. Men det var denne paviljongen fra 1967 som banet vei for andre arkitekter å vurdere mulighetene for spenningskonstruksjon.

De vanligste modellene for å skape spenning er ballongmodellen og teltmodellen. I ballongmodellen skaper luft innvendig pneumatisk spenningen på membranvegger og tak ved å skyve luft inn i det tøyelige materialet, som en ballong. I teltmodellen trekker kabler festet til en fast søyle membranveggene og taket, omtrent som en paraply fungerer.

Typiske elementer for den mer vanlige teltmodellen inkluderer (1) "masten" eller faststang eller sett med stolper for støtte; (2) Opphengskabler, ideen brakt til Amerika av tyskfødte John Roebling; og (3) en "membran" i form av stoff (f.eks. ETFE) eller kabelnetting.

De mest typiske bruksområdene for denne typen arkitektur inkluderer taktekking, utendørs paviljonger, sportsarenaer, transportknutepunkter og semi-permanente boliger etter katastrofe.

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

Denver International Airport er et fint eksempel på strekkarkitektur. Det strekkte membrantaket på terminalen fra 1994 tåler temperaturer fra minus 100 ° F (under null) til pluss 450 ° F. Glassfibermaterialet reflekterer solens varme, men lar naturlig lys filtrere inn i indre rom. Designideen er å gjenspeile omgivelsene i fjelltoppene, da flyplassen ligger i nærheten av Rocky Mountains i Denver, Colorado.

Arkitekt: C. W. Fentress J. H. Bradburn Associates, Denver, CO
fullført: 1994
Spesialistentreprenør: Birdair, Inc.
Designidee: I likhet med Frei Ottos toppstruktur som ligger nær München-Alpene, valgte Fentress et taksystem med strekkmembran som emulerte Colorado sine Rocky Mountain-topper
Størrelse: 1200 x 240 fot
Antall interiørsøyler: 34
Mengde stålkabel 10 mil
Membran Type: PTFE Fiberglass, en Teflon^®-belagt vevd glassfiber
Mengde stoff: 375 000 kvadratmeter for taket i Jeppesen Terminal; 75 000 kvadratmeter ekstra beskyttelse mot gaten

^{Kilde: Denver internasjonale flyplass og PTFE Fiberglass hos Birdair, Inc. [åpnet 15. mars 2015]}

Inspirert av de tyske Alpene, kan denne strukturen i München, Tyskland minne deg om Densers internasjonale flyplass fra 1994. Imidlertid ble München-bygningen konstruert tjue år tidligere.

I 1967 vant den tyske arkitekten Günther Behnisch (1922-2010) en konkurranse om å forvandle en søppel i München til et internasjonalt landskap for å være vert for XX Summer Olympic Games i 1972. Behnisch & Partner skapte modeller i sand for å beskrive de naturlige toppene de ønsket seg for den olympiske landsbyen. Deretter vervet de den tyske arkitekten Frei Otto for å hjelpe med å finne ut detaljene i designet.

Uten bruk av CAD programvare, arkitektene og ingeniørene designet disse toppene i München for å vise frem ikke bare de olympiske utøverne, men også tyske oppfinnsomhet og de tyske Alpene.

Stal arkitekten til Denver International Airport stjal Münchens design? Kanskje, men det sørafrikanske selskapet Spenningskonstruksjoner påpeker at alle spenningsdesign er derivater av tre grunnleggende former:

• "konisk - En kjegleform, preget av en sentral topp "
• "Barrel Vault - En buet form, vanligvis preget av en buet bue-design "
• "Hypar - En vridd freeform-form"

^{kilder: Konkurranser, Behnisch & Partner 1952-2005; Teknisk informasjon, Spenningsstrukturer [åpnet 15. mars 2015]}

Günther Behnisch og Frei Otto samarbeidet for å omslutte det meste av olympiske landsbyen i München i Tyskland, et av de første storstilt spenningsstrukturprosjektene. Olympic Stadium i München, Tyskland var bare et av stedene som bruker strekkarkitektur.

München-strukturen ble foreslått å være større og mer storslått enn Ottos Expo '67-stoff Pavilion, og var en intrikat kabelnettmembran. Arkitektene valgte 4 mm tykke akrylpaneler for å fullføre membranen. Stiv akryl strekker seg ikke som stoff, så panelene ble "fleksibelt koblet" til kabelnettet. Resultatet var en skulpturert letthet og mykhet i hele Olympic Village.

Levetiden til en strekkmembranstruktur er variabel, avhengig av hvilken type membran som er valgt. Dagens avanserte produksjonsteknikker har økt levetiden til disse strukturer fra mindre enn ett år til mange tiår. Tidlige strukturer, som Olympic Park i München fra 1972, var virkelig eksperimentelle og krever vedlikehold. I 2009, det tyske selskapet Hightex ble vervet for å installere et nytt hengende membrantak over Olympic Hall.

^{Kilde: Olympiske leker 1972 (München): Olympiastadion, TensiNet.com [åpnet 15. mars 2015]}

Dagens arkitekt har en rekke valg av stoffmembran å velge mellom - mange flere "mirakelstoffer" enn arkitektene som tegnet taket i Olympic Village fra 1972.

I 1980 forklarte forfatter Mario Salvadori strekkarkitektur på denne måten:

"Når et nettverk av kabler er hengt opp fra passende støttepunkter, kan mirakelstoffene henges fra det og strekkes over den relativt lille avstanden mellom kablene til nettverket. Den tyske arkitekten Frei Otto har pioner for denne typen tak, der et nett av tynne kabler henger fra tunge grensekabler støttet av lange stål- eller aluminiumsstenger. Etter oppføringen av teltet for den vesttyske paviljongen på Expo '67 i Montreal, lyktes han med å dekke tribunene til München olympiske stadion... i 1972 med et telt som beskytter atten dekar, støttet av ni kompressive master så høye som 260 fot og av grense forspenningskabler med en kapasitet på opptil 5000 tonn. (Edderkoppen er forresten ikke lett å etterligne - dette taket krevde 40.000 timer med tekniske beregninger og tegninger.) "

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

Ofte kalt den første storskala lette strekkonstruksjonen, den tyske paviljongen i 1967 fra 1967 - prefabrikkerte i Tyskland og sendes til Canada for montering på stedet - dekket bare 8000 kvadrat meter. Dette eksperimentet i strekkarkitektur, som bare tok 14 måneder å planlegge og bygge, ble en prototype, og oppnå lysten til tyske arkitekter, inkludert dens designer, fremtidens Pritzker Laureate Frei Otto.

Samme år 1967 vant den tyske arkitekten Günther Behnisch oppdraget for OL i München i 1972. Det tok fem år å trekke takstrukturen for å planlegge og bygge og dekket en overflate på 74 800 kvadratmeter - langt fra forgjengeren i Montreal, Canada.

• Light Structures - Structures of Light: The Art and Engineering of Tensile Architecture Illustrated by the Work of Horst Berger av Horst Berger, 2005
• Strekkoverflatestrukturer: En praktisk guide til kabel- og membrankonstruksjon av Michael Seidel, 2009
• Strekkmembranstrukturer: ASCE / SEI 55-10, Asce Standard av American Society of Civil Engineers, 2010

^{Kilder: Olympic Games 1972 (Munich): Olympic stadium and Expo 1967 (Montreal): German Pavilion, Project Database of TensiNet.com [tilgang 15. mars 2015]}