Podrobnejši pogled na natezno arhitekturo

Natezna arhitektura je strukturni sistem, ki večinoma uporablja napetost namesto stiskanja. Natezno in napetost se pogosto uporabljajo zamenljivo. Druga imena vključujejo arhitekturo napetostnih membran, arhitekturo tkanin, napetostne strukture in lahke napetostne strukture. Raziščimo to sodobno, vendar starodavno tehniko gradnje.

Napetost in stiskanje sta dve sili, o katerih veliko slišiš, ko študiraš arhitekturo. Večina konstrukcij, ki jih gradimo, je stisnjenih - opeka na opeki, plošča na krovu, potiskanje in stiskanje navzdol na tla, kjer teža stavbe uravnoteži trdno zemljo. Napetost je po drugi strani mišljena kot nasprotje stiskanju. Napetost vleče in razteza gradbene materiale.

" Konstrukcija, za katero je značilno napenjanje sistema tkanine ali upogljivega materiala (navadno z žico ali kablom), ki zagotavlja kritično konstrukcijsko podporo konstrukciji.

instagram viewer

"— Združenje tkaninskih struktur (FSA)

Ko razmišljamo o prvih človeških strukturah (izven jame), pomislimo na Laugierjeve Primitivna koča (strukture v glavnem pri stiskanju) in, še prej, šotorske strukture - tkanina (npr. živalska koža) tesno potegne (napetost) okoli lesa ali kostnega okvirja. Natezna zasnova je bila v redu za nomadske šotore in majhne najstnice, ne pa za Piramide Egipta. Tudi Grki in Rimljani so določili, da so veliki koloseji, izdelani iz kamna, zaščitni znak dolgoživosti in vljudnosti, mi pa jih imenujemo Klasična. Skozi stoletja se je napetostna arhitektura prenašala na cirkuške šotore, viseče mostove (npr. Brooklyn Bridge) in manjših začasnih paviljonov.

Celo življenje je nemški arhitekt in nagrajenec Pritzker Frei Otto preučil možnosti lahke, natezne arhitekture - mukotrpno izračun višine drogov, vzmetenja kablov, kablovskih mrež in membranskih materialov, ki bi jih lahko uporabili za ustvarjanje velikostnih šotorov strukture. Njegovo zasnovo za nemški paviljon na Expu '67 v Montrealu v Kanadi bi bilo veliko lažje konstruirati, če bi imel CAD programska oprema. Toda prav ta paviljon iz leta 1967 je utrl pot drugim arhitektom, da razmislijo o možnostih gradnje napetosti.

Najpogostejša modela za ustvarjanje napetosti sta model balona in model šotora. Pri modelu z baloni notranji zrak pnevmatsko ustvarja napetost na membranskih stenah in strehi s potiskom zraka v raztegljiv material, kot balon. V modelu šotora kabli, pritrjeni na fiksni steber, vlečejo stene membrane in streho, podobno kot deluje dežnik.

Tipični elementi za bolj pogost model šotora vključujejo (1) "jambor" ali fiksni drog ali sklop drogov za podporo; (2) Vzmeteni kabli, ki jih je v Ameriko pripeljal Nemec John Roebling; in (3) "membrana" v obliki tkanine (npr. ETFE) ali kabelskih mrež.

Najbolj tipične uporabe za tovrstno arhitekturo vključujejo strešne kritine, zunanje paviljone, športne arene, transportna vozlišča in poltrajna stanovanja po nesreči.

^{Vir: Združenje tkaninskih struktur (FSA) na www.fabricstructuresassociation.org/what-are-lightweight-structures/tensile}

Mednarodno letališče Denver je lep primer natezne arhitekture. Raztegnjena membranska streha terminala iz leta 1994 lahko prenese temperature od minus 100 ° F (pod ničlo) do plus 450 ° F. Material iz steklenih vlaken odraža sončno toploto, vendar omogoča, da se naravna svetloba filtrira v notranje prostore. Ideja zasnove je odražati okolje gorskih vrhov, saj je letališče v bližini Skalnih gora v Denverju v Koloradu.

Arhitekt: C. W. Fentress J. H. Bradburn Associates, Denver, CO
Končana: 1994
Izvajalec specialnosti: Birdair, Inc.
Ideja za oblikovanje: Podobno kot vrhunska zgradba Freija Otta, ki se nahaja v bližini münchenskih Alp, je tudi Fentress izbrala natezni membranski strešni sistem, ki je posnemaval vrhove Rocky Mountain v Koloradu
Velikost: 1200 x 240 čevljev
Število notranjih stolpcev: 34
Količina jeklenega kabla 10 milj
Vrsta membrane: PTFE fiberglasa, teflon^®prevlečeni iz fiberglasa
Količina tkanine: 375.000 kvadratnih metrov za streho terminala Jeppesen; 75.000 kvadratnih metrov dodatna zaščita za robnike

^{Vir: Mednarodno letališče Denver in PTFE fiberglasa pri Birdair, Inc. [dostopano 15. marca 2015]}

Ta struktura v Münchnu, ki jo navdihujejo nemške Alpe, vas lahko spomni na mednarodno letališče Denver 1994. Vendar je bila münchenska zgradba zgrajena dvajset let prej.

Leta 1967 je nemški arhitekt Günther Behnisch (1922–2010) zmagal na natečaju za preoblikovanje münchenskega smetišča v mednarodno pokrajino, ki bo gostila XX poletne olimpijske igre leta 1972. Behnisch & Partner sta ustvarila modele iz peska, da bi opisala naravne vrhove, ki so jih želeli za olimpijsko vas. Nato so se prijavili nemškemu arhitektu Frei Otto, da bi lažje ugotovili podrobnosti zasnove.

Brez uporabe CAD programsko opremo, arhitekti in inženirji so zasnovali te vrhove v Münchnu, da bi prikazali ne le olimpijske športnike, ampak tudi nemško iznajdljivost in nemške Alpe.

Je arhitekt mednarodnega letališča Denver ukradel oblikovanje Münchna? Mogoče, ampak južnoafriško podjetje Natezne konstrukcije poudarja, da so vse napetostne izvedenke izpeljane iz treh osnovnih oblik:

• "Stožčast - oblika stožca, za katero je značilen osrednji vrh "
• "Barski trezor - obokano obliko, značilno za obliko ukrivljenega loka
• "Hipar - Zvita oblika proste oblike"

^{Viri: Tekmovanja, Behnisch & Partner 1952-2005; Tehnične informacije, Natezne konstrukcije [dostopano 15. marca 2015]}

Günther Behnisch in Frei Otto sta sodelovala pri obkrožitvi večine olimpijske vasi leta 1972 v Münchnu v Nemčiji, enega prvih velikih projektov strukturne napetosti. Olimpijski stadion v Münchnu v Nemčiji je bil le eno od prizorišč z natezno arhitekturo.

Münchenska zgradba je bila domnevno večja in veličastnejša od Ottovega tkaninskega paviljona Expo '67, ki je bila zapletena membrana kabelskih mrež. Arhitekti so za dokončanje membrane izbrali 4 mm debele akrilne plošče. Trd akril se ne razteza kot tkanina, zato so bile plošče "prožno povezane" s kabelsko mrežo. Rezultat je bila v celotni olimpijski vasi vrisana lahkotnost in mehkoba.

Življenjska doba strukture natezne membrane je spremenljiva, odvisno od vrste izbrane membrane. Današnje napredne proizvodne tehnike so podaljšale življenjsko dobo teh struktur z manj kot enega leta na več desetletij. Zgodnje strukture, kot je bil olimpijski park leta 1972 v Münchnu, so bile res eksperimentalne in zahtevajo vzdrževanje. Leta 2009 nemško podjetje Hightex je bil vpisan za postavitev nove viseče membranske strehe nad Olympic Hall.

^{Vir: Olimpijske igre 1972 (München): Olimpijski stadion, TensiNet.com [dostopano 15. marca 2015]}

Današnji arhitekt ima paleto Izbira tkaninskih membran od tega izbrati - veliko več "čudežnih tkanin" kot arhitekti, ki so zasnovali ostrešje Olimpijske vasi iz leta 1972.

Avtor Mario Salvadori je leta 1980 razložil natezno arhitekturo na ta način:

"Ko je mreža kablov suspendirana s primernih točk podpore, lahko čudežne tkanine obesimo z nje in jih raztegnemo na sorazmerno majhni razdalji med kabli omrežja. Nemški arhitekt Frei Otto je bil pionir tovrstne strehe, na kateri visi mreža tankih kablov iz težkih mejnih kablov, podprtih z dolgimi jeklenimi ali aluminijastimi drogovi. Po postavitvi šotora za zahodnonemški paviljon na Expu '67 v Montrealu mu je uspelo pokriti stojnice Olimpijski stadion v Münchnu... leta 1972 s šotorom, ki zakrije osemnajst hektarjev, podprt z devetimi stiskalnimi jamborji, visokimi do 260 čevljev, in z mejnimi prednapetostnimi kabli do 5000 ton. (Pajka, mimogrede, ni enostavno posnemati - za to streho je bilo potrebnih 40.000 ur inženirskih izračunov in risb.) "

^{Vir: Zakaj stavbe stojijo avtor Mario Salvadori, McGraw-Hill Paperback Edition, 1982, str. 263-264}

Pogosto ga imenujejo prva obsežna natezna konstrukcija, nemški paviljon Expo iz leta 1967 - montažni izdelki v Nemčiji in odposlani v Kanado za montažo na kraju samem - pokrivali so le 8.000 kvadratnih površin metrov. Ta poskus v natezni arhitekturi, ki je potreboval samo 14 mesecev za načrtovanje in izdelavo, je postal prototip, in apetit nemških arhitektov, vključno z njenim oblikovalcem, bodočim Pritzkerjevim laureatom Frei Otto.

Istega leta 1967 je nemški arhitekt Günther Behnisch osvojil komisijo za olimpijska prizorišča leta 1972 v Münchnu. Njegova natezna strešna konstrukcija je potrebovala pet let za načrtovanje in gradnjo in je pokrila površino 74.800 kvadratnih metrov - kar je daleč od predhodnika v Montrealu v Kanadi.

• Svetlobne konstrukcije - strukture svetlobe: umetnost in inženiring natezne arhitekture, ponazorjene z delom Horsta Bergerja avtor Horst Berger, 2005
• Natezne površinske konstrukcije: praktičen vodnik za gradnjo kablov in membran avtor Michael Seidel, 2009
• Natezne membranske strukture: ASCE / SEI 55-10, Asce Standard Ameriškega društva gradbenih inženirjev, 2010

^{Viri: Olimpijske igre 1972 (München): olimpijski stadion in Expo 1967 (Montreal): nemški paviljon, baza podatkov projekta TensiNet.com [dostopano 15. marca 2015]}