Tarkempi vetoarkkitehtuuri

Vetoarkkitehtuuri on rakennejärjestelmä, joka käyttää pääasiassa jännitystä puristuksen sijasta. vetolujuus ja jännitys käytetään usein vaihtokelpoisesti. Muita nimiä ovat vetokalvoarkkitehtuuri, kangasarkkitehtuuri, vetorakenteet ja kevyet vetorakenteet. Tutkitaan tätä nykyaikaista mutta muinaista rakennustekniikkaa.

jännitys ja puristus ovat kaksi voimaa, joista kuulet paljon, kun opiskelet arkkitehtuuria. Suurin osa rakentamistamme rakenteista on puristettu - tiili tiilellä, lauta aluksella, työntää ja puristaa alas maahan, missä kiinteä maa tasapainottaa rakennuksen painoa. Jännitystä sen sijaan pidetään puristuksen vastakohtana. Jännitys vetää ja venyttää rakennusmateriaaleja.

" Rakenne, jolle on ominaista kankaan tai taipuisan materiaalijärjestelmän kiristys (tyypillisesti johdolla tai kaapelilla) kriittisen rakenteellisen tuen aikaansaamiseksi rakenteelle."— Kangasrakenteiden yhdistys (FSA)

Kun ajatellaan ihmiskunnan ensimmäisiä ihmisen rakenteita (luolan ulkopuolella), ajattelemme Laugier'sia Alkeellinen kota (rakenteet pääosin puristuksessa) ja vielä aikaisemmin telttamaiset rakenteet - kangas (esim. eläinnahka) vedettiin tiukasti (kireys) puun tai luun rungon ympärille. Vetosuunnittelu oli hieno paimentolaisille teltoille ja pienille teepeesille, mutta ei niille Egyptin pyramidit. Jopa kreikkalaiset ja roomalaiset päättivät, että kivistä tehdyt suuret colosseumit olivat pitkäikäisyyden ja kohteliaisuuden tavaramerkki, ja me kutsumme niitä Klassinen. Vuosisatojen ajan jännitysarkkitehtuuri vedettiin sirkusteltoihin, ripustussiltoihin (esim. Brooklynin silta) ja pienimuotoiset väliaikaiset paviljongit.

Saksalainen arkkitehti ja Pritzker-palkinnon saaja Frei Otto tutki koko elämänsä ajan kevyen, vetolujuuden arkkitehtuurin mahdollisuuksia - huolellisesti napojen korkeuden, kaapeleiden ripustuksen, kaapeliverkkojen ja kalvomateriaalien laskeminen, joita voitaisiin käyttää suurten telttamaisten muodostamiseen rakenteisiin. Hänen suunnittelemansa näyttely Saksan paviljongille Expo '67: ssa Montrealissa, Kanadassa, olisi ollut paljon helpompaa rakentaa, jos hänellä olisi ollut CAD ohjelmisto. Mutta juuri tämä vuoden 1967 paviljonki loi tien muille arkkitehdeille pohtia jännitysrakentamisen mahdollisuuksia.

Yleisimmät mallit jännityksen luomiseksi ovat ilmapallo- ja teltomallit. Ilmapallomallissa sisäilma luo pneumaattisesti jännityksen kalvoseinille ja katolle työntämällä ilmaa joustavaan materiaaliin, kuten pallo. Teltomallissa kiinteään pylvääseen kiinnitetyt kaapelit vetävät kalvoseinät ja katon, aivan kuten sateenvarjo toimii.

Tyypillisiä elementtejä yleisimmälle telttamallille ovat (1) "masto" tai kiinteä napa tai tukisarjat tukia varten; (2) Jousijohdot, saksalaisen syntymäpaikan Amerikkaan tuoma idea John Roebling; ja (3) "kalvo" kankaan muodossa (esim. ETFE) tai kaapeliverkko.

Tyypillisimpiä käyttötapoja tämäntyyppiselle arkkitehtuurille ovat katto, ulkopaviljongit, urheilukentät, kuljetuskeskukset ja katastrofin jälkeiset puolipysyvät asunnot.

^{Lähde: FSA-kangasrakenteiden yhdistys (FSA) osoitteessa www.fabricstructuresassociation.org/what-are-lightweight-structures/tensile}

Denverin kansainvälinen lentokenttä on hieno esimerkki vetoarkkitehtuurista. Vuoden 1994 päätteen venytetty membraanikatto kestää lämpötiloja miinus 100 ° F (alle nolla) - plus 450 ° F. Lasikuitumateriaali heijastaa auringon lämpöä, mutta antaa luonnolliselle valolle suodattua sisätiloihin. Suunnittelun tarkoituksena on heijastaa vuoristopiikkien ympäristöä, koska lentokenttä on lähellä Kalliovuoria Denverissä, Coloradossa.

Arkkitehti: C. W. Fentress J. H. Bradburn Associates, Denver, CO
valmistunut: 1994
Erikoisurakoitsija: Birdair, Inc.
Suunnitteluidea: Samankaltainen kuin Münchenin Alppien lähellä sijaitseva Frei Oton huippurakenne, Fentress valitsi vetokalvokattojärjestelmän, joka jäljitteli Coloradon Kalliovuoren huippuja
Koko: 1200 x 240 jalkaa
Sisäsarakkeiden lukumäärä: 34
Teräskaapelin määrä 10 mailia
Kalvotyyppi: PTFE-lasikuitu, teflon^®päällystetty kudottu lasikuitu
Kankaan määrä: 375 000 neliöjalkaa Jeppesen-terminaalin katolle; 75 000 neliöjalkaa lisäsuojaa tietä sivulle

^{Lähde: Denverin kansainvälinen lentokenttä ja PTFE-lasikuitu osoitteessa Birdair, Inc. [saatavilla 15. maaliskuuta 2015]}

Tämä Saksan Alppien inspiroima rakennus Münchenissä, Saksassa, saattaa muistuttaa Denverin vuoden 1994 kansainvälistä lentokenttää. Münchenin rakennus rakennettiin kuitenkin kaksikymmentä vuotta aikaisemmin.

Saksalainen arkkitehti Günther Behnisch (1922-2010) voitti vuonna 1967 kilpailun Münchenin jätteen muuttamisesta kansainväliseksi maisemaksi XX kesäkesäolympialaisten isännöimiseksi vuonna 1972. Behnisch & Partner loi hiekkamalleja kuvaamaankseen olympiakylälle haluamiaan luonnollisia huippuja. Sitten he värväsivät saksalaisen arkkitehdin Frei Oton auttamaan selvittämään suunnittelun yksityiskohdat.

Ilman CAD ohjelmiston avulla arkkitehdit ja insinöörit suunnittelivat nämä Münchenin huiput esittelemään olympiaurheilijoiden lisäksi myös Saksan kekseliäisyyttä ja Saksan Alpeja.

Varastoiko Denverin kansainvälisen lentokentän arkkitehti Münchenin suunnittelun? Ehkä, mutta eteläafrikkalainen yritys Jännitysrakenteet huomauttaa, että kaikki kireysmallit ovat johdannaisia ​​kolmesta perusmuodosta:

• "Kartiomainen - Kartion muoto, jolle on ominaista keskihuippu "
• "Tynnyriholvi - kaareva muoto, jolle on yleensä ominaista kaareva kaarirakenne "
• "Hypar - kierretty vapaamuoto"

^{Lähteet: Kilpailut, Behnisch & Partner 1952-2005; Tekninen informaatio, Jännitysrakenteet [katsottu 15. maaliskuuta 2015]}

Günther Behnisch ja Frei Otto työskentelivät yhteistyössä sulkeakseen suurimman osan vuoden 1972 Münchenin olympiakylästä, Saksa, yksi ensimmäisistä laajamittaisista jännitysrakennehankkeista. Münchenin olympiastadion, Saksa, oli vain yksi vetoarkkitehtuuria käyttävistä paikoista.

Münchenin rakenteen oli tarkoitus olla suurempi ja suurempi kuin Oton Expo '67 -kangaspaviljonki, joka oli monimutkainen kaapeliverkkokalvo. Arkkitehdit valitsivat 4 mm paksut akryylipaneelit kalvon viimeistelemiseksi. Jäykkä akryyli ei veny kuin kangas, joten paneelit "liitettiin joustavasti" kaapeliverkkoon. Tuloksena oli veistetty keveys ja pehmeys koko olympiakylässä.

Vetokalvorakenteen elinikä on vaihteleva valitun kalvon tyypistä riippuen. Nykypäivän edistyneet valmistustekniikat ovat pidentäneet näiden rakenteiden käyttöikää alle vuodesta useisiin vuosikymmeniin. Varhaiset rakenteet, kuten vuoden 1972 Münchenin olympiapuisto, olivat todella kokeellisia ja vaativat huoltoa. Vuonna 2009 saksalainen yritys Hightex valittiin uuden uuden ripustetun membraanikaton asentamiseen olympiahallin päälle.

^{Lähde: Olympialaiset 1972 (München): olympiastadion, TensiNet.com [luettu 15. maaliskuuta 2015]}

Nykypäivän arkkitehdilla on joukko kankaan kalvovalinnat joista valita - paljon enemmän "ihmekankaita" kuin arkkitehdit, jotka suunnittelivat vuoden 1972 olympiakylän kattokaton.

Vuonna 1980 kirjailija Mario Salvadori selitti vetoarkkitehtuurin tällä tavalla:

"Kun kaapeliverkko on ripustettu sopiviin tukikohtiin, ihmekankaat voidaan ripustaa siitä ja venyttää verkon kaapeleiden suhteellisen pienen etäisyyden yli. Saksalainen arkkitehti Frei Otto on ollut edelläkävijä tämän tyyppisessä katossa, jossa ohuiden kaapelien verkko roikkuu raskaista rajakaapeleista, joita pitkät teräs- tai alumiinipylväät tukevat. Sen jälkeen kun teltta oli pystytetty Länsi-Saksan paviljonkiin Expo '67 -kadulla Montrealissa, hän onnistui peittämään Münchenin olympiastadion... vuonna 1972 teltalla, joka suojaa kahdeksantoista hehtaaria, tukena yhdeksällä jopa 260 metrin puristusmastilla ja jopa 5000 tonnin rajan esijännityskaapelilla. (Hämähäkkiä ei muuten ole helppo jäljitellä - tämä katto vaati 40 000 tuntia teknisiä laskelmia ja piirustuksia.) "

^{Lähde: Miksi rakennukset seisovat kirjoittanut Mario Salvadori, McGraw-Hill Paperback Edition, 1982, s. 263-264}

Kutsutaan usein ensimmäiseksi suuren mittakaavan kevyeksi vetolujuusrakenteeksi, 1967, Saksan Expo '67 -paviljongiksi - esivalmistettu Saksassa ja toimitettu Kanadaan kokoonpanoa varten paikalla - kattoi vain 8 000 neliömetriä metriä. Tästä vetoarkkitehtuurikokeilusta, jonka suunnittelu ja rakentaminen kesti vain 14 kuukautta, tuli prototyyppi, ja saksalaisten arkkitehtien, mukaan lukien suunnittelija, tuleva Pritzker-palkinnon saaja Frei, ruokahalua Otto.

Samana vuonna 1967 saksalainen arkkitehti Günther Behnisch voitti komission vuoden 1972 Münchenin olympiakisoista. Hänen vetokattorakenteensa kesti viisi vuotta suunnitellaan ja rakennettiin, ja se kattoi 74 800 neliömetrin pinnan - kaukana edeltäjästään Montrealissa, Kanadassa.

• Kevytrakenteet - Valorakenteet: Verstarkkitehtuurin taidetta ja tekniikkaa kuvaa Horst Bergerin teos kirjoittanut Horst Berger, 2005
• Vetävät pintarakenteet: Käytännöllinen opas kaapelin ja kalvon rakentamiseen kirjoittanut Michael Seidel, 2009
• Vetokalvorakenteet: ASCE / SEI 55-10, Asce Standard, American Society of Civil Engineers, 2010

^{Lähteet: Olympialaiset 1972 (München): olympiastadion ja Expo 1967 (Montreal): Saksan paviljonki, TensiNet.com-projektitietokanta [käytettävissä 15. maaliskuuta 2015]}