Bližší pohľad na ťahovú architektúru

Ťažná architektúra je štrukturálny systém, ktorý využíva prevažne napätie namiesto kompresie. ťahu a napätie sa často používajú zameniteľne. Medzi ďalšie názvy patrí architektúra napäťovej membrány, tkaninová architektúra, napäťové štruktúry a ľahké napäťové štruktúry. Pozrime sa na túto modernú, ale starodávnu techniku ​​stavby.

napätie a kompresia sú dve sily, o ktorých veľa počujete, keď študujete architektúru. Väčšina stavieb, ktoré staviame, je stlačená - tehla na tehle, doska na palube, tlačiaca a stlačená dolu k zemi, kde je hmotnosť budovy vyvážená pevnou zemou. Napätie sa naopak považuje za opak kompresie. Napínanie ťahá a napína stavebné materiály.

" Štruktúra, ktorá je charakterizovaná napínaním tkaniny alebo systému poddajného materiálu (typicky drôtom alebo káblom), aby poskytla konštrukcii kritickú nosnú konštrukciu."— Združenie tkaninových štruktúr (FSA)

Spomínajúc na prvé človekom vytvorené štruktúry (mimo jaskyne), myslíme na Laugierovu Primitívna chata (štruktúry hlavne v stláčaní) a ešte skôr v tvare stanu - tkanina (napr. zvieracia koža) pritiahnutá pevne (napätie) okolo dreveného alebo kostného rámu. Ťahový dizajn bol v poriadku pre kočovné stany a malé teepie, ale nie pre Egyptské pyramídy. Dokonca aj Gréci a Rimania určili, že veľké kolosy vyrobené z kameňa boli ochrannou známkou dlhovekosti a zdvorilosti, a my ich nazývame klasický. V priebehu storočí bola architektúra napätia znížená na cirkusové stany, visuté mosty (napr. Brooklynský most) a dočasné pavilóny malého rozsahu.

Nemecký architekt a laureát Pritzker Frei Otto po celý život študovali možnosti ľahkej, ťahovej architektúry - starostlivo. výpočet výšky stožiarov, zavesenia káblov, káblovej sieťoviny a membránových materiálov, ktoré by sa mohli použiť na vytvorenie veľkého stanu štruktúry. Jeho návrh na nemecký pavilón na výstave Expo '67 v kanadskom Montreale by bol oveľa jednoduchší, keby sa vytvoril CAD softvér. Bol to však pavilón z roku 1967, ktorý pripravil cestu pre ostatných architektov, aby zvážili možnosti výstavby napätia.

Najbežnejšie modely na vytváranie napätia sú model balóna a model stanu. V balónikovom modeli vzduch v interiéri pneumaticky vytvára napätie na stenách membrány a streche tlačením vzduchu do pružného materiálu, ako je balónik. V modeli stanu káble pripojené k pevnému stĺpu ťahajú membránové steny a strechu, podobne ako dáždnik.

Typické prvky pre bežnejší model stanu zahŕňajú (1) „stožiar“ alebo pevný stĺp alebo súpravy stožiarov na podporu; (2) Závesné káble, myšlienka, ktorú do Ameriky priniesol nemecký rodák John Roebling; a (3) „membrána“ vo forme tkaniny (napr. ETFE) alebo káblová sieť.

Najtypickejšie použitia tohto typu architektúry zahŕňajú zastrešenie, vonkajšie pavilóny, športové arény, dopravné uzly a polotrvalé bývanie po katastrofe.

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

Medzinárodné letisko Denver je vynikajúcim príkladom ťahovej architektúry. Natiahnutá strešná membrána terminálu z roku 1994 vydrží teploty od mínus 100 ° F (pod nulou) do 450 ° F. Materiál zo sklenených vlákien odráža slnečné teplo, ale umožňuje prirodzenému svetlu filtrovať sa do vnútorných priestorov. Zámerom projektu je odzrkadliť prostredie horských vrcholov, keďže letisko sa nachádza neďaleko mesta Rocky Mountains v Denveri v štáte Colorado.

architekt: C. W. Fentress J. H. Bradburn Associates, Denver, CO
dokončený: 1994
Špeciálny dodávateľ: Birdair, Inc..
Dizajnový nápad: Podobne ako v prípade vrcholov Frei Otto umiestnených v blízkosti mníchovských Álp, spoločnosť Fentress si zvolila strešný systém ťahovej membrány, ktorý emuluje vrcholy Colorado's Rocky Mountain
veľkosť: 1 200 x 240 stôp
Počet vnútorných stĺpcov: 34
Množstvo oceľového lana 10 míľ
Typ membrány: Sklolaminát PTFE, teflón^®potiahnuté sklenené vlákna
Množstvo látky: 375 000 štvorcových stôp pre strechu terminálu Jeppesen; 75 000 štvorcových stôp ďalšia ochrana chodníka

^{zdroj: Medzinárodné letisko Denver a Sklolaminát PTFE v spoločnosti Birdair, Inc. [sprístupnené 15. marca 2015]}

Táto štruktúra, inšpirovaná nemeckými Alpami, vám môže pripomínať medzinárodné letisko v Denveri v roku 1994. Budova Mníchova však bola postavená pred dvadsiatimi rokmi.

V roku 1967 vyhral nemecký architekt Günther Behnisch (1922-2010) súťaž o transformáciu skládky odpadov z Mníchova na medzinárodnú krajinu, ktorá v roku 1972 usporiadala XX. Letné olympijské hry. Behnisch & Partner vytvoril modely v piesku, ktoré popisujú prírodné vrcholy, ktoré chceli pre olympijskú dedinu. Potom sa prihlásili k nemeckému architektovi Freimu Ottovi, aby pomohli zistiť podrobnosti o dizajne.

Bez použitia CAD Softvér, architekti a inžinieri navrhli tieto vrcholy v Mníchove, aby predviedli nielen olympijských atlétov, ale aj nemeckú vynaliezavosť a nemecké Alpy.

Ukradol architekt medzinárodného letiska v Denveri mníchovský dizajn? Možno, ale juhoafrická spoločnosť Štruktúra napätia poukazuje na to, že všetky návrhy napätia sú odvodené z troch základných foriem:

• "kónický - tvar kužeľa charakterizovaný stredným vrcholom "
• "Barrel Vault - Oblúkový tvar, obvykle charakterizovaný zakriveným oblúkom. "
• "Hypar - Točený tvar voľnej formy"

^{zdroj: súťaže, Behnisch & Partner 1952-2005; Technická informácia, Tension Structures [sprístupnené 15. marca 2015]}

Günther Behnisch a Frei Otto spolupracovali na uzavretí väčšiny olympijskej dediny z roku 1972 v Mníchove v Nemecku, jedného z prvých rozsiahlych projektov štruktúry napätia. Olympijský štadión v Mníchove bol v Nemecku jedným z miest využívajúcich ťahovú architektúru.

Mníchovská štruktúra, navrhnutá ako väčšia a veľkolepejšia ako pavilón textilu Otto Expo '67, bola zložitou membránou káblovej siete. Na dokončenie membrány architekti vybrali akrylové panely s hrúbkou 4 mm. Pevné akryláty sa nepretahujú ako textílie, takže panely boli „flexibilne spojené“ s káblovou sieťovinou. Výsledkom bola tvarovaná ľahkosť a mäkkosť v celej olympijskej dedine.

Životnosť ťahovej membránovej štruktúry je variabilná v závislosti od zvoleného typu membrány. Dnešné moderné výrobné techniky predĺžili životnosť týchto štruktúr z menej ako jedného roka na mnoho desaťročí. Prvé stavby, ako napríklad olympijský park v Mníchove v roku 1972, boli skutočne experimentálne a vyžadujú si údržbu. V roku 2009 nemecká spoločnosť Hightex bol poverený inštaláciou novej zavesenej strešnej membrány nad Olympic Hall.

^{Zdroj: Olympijské hry 1972 (Mníchov): Olympijský štadión, TensiNet.com [sprístupnené 15. marca 2015]}

Dnešný architekt má množstvo látkové membránové voľby z čoho vyberať - oveľa viac „zázračných textílií“ ako architekti, ktorí navrhli zastrešenie Olympijskej dediny v roku 1972.

V roku 1980 autor Mario Salvadori vysvetlil ťahovú architektúru týmto spôsobom:

„Akonáhle je sieť káblov zavesená z vhodných podporných bodov, môžu sa z nej zázračné látky zavesiť a natiahnuť cez relatívne malú vzdialenosť medzi káblami siete. Nemecký architekt Frei Otto je priekopníkom tohto typu strechy, v ktorej sieť tenkých káblov visí z ťažkých ohraničujúcich káblov nesených dlhými oceľovými alebo hliníkovými stožiarmi. Po vybudovaní stanu pre západonemecký pavilón na výstave Expo '67 v Montreale sa mu podarilo pokryť stánky Olympijský štadión v Mníchove... v roku 1972 so stanom, ktorý kryje osemnásť hektárov, podporovaný deviatimi stláčacími stožiarmi vysokými až 260 stôp a ohraničujúcimi predpínacími káblami s kapacitou až 5 000 ton. (Mimochodom, pavúk nie je ľahké napodobniť - táto strecha vyžadovala 40 000 hodín technických výpočtov a výkresov.) “

^{zdroj: Prečo budovy stoja autor: Mario Salvadori, McGraw-Hill Paperback Edition, 1982, s. 263-264}

Prvý veľkorozmerný ľahký ťahový útvar sa často nazýva nemecký pavilón Expo '67 z roku 1967 - prefabrikované v Nemecku a odoslané do Kanady na montáž na mieste - pokryté iba 8 000 štvorcových metrov metre. Tento experiment v ťahovej architektúre, ktorého plánovanie a výstavba trvalo iba 14 mesiacov, sa stal prototypom, a chuť k nemeckým architektom, vrátane jej dizajnéra, budúceho laureáta Pritzkerovej Frei Otto.

V tom istom roku 1967 získal nemecký architekt Günther Behnisch províziu za olympijské hry v Mníchove v roku 1972. Jeho štruktúra ťahovej strechy trvala päť rokov, kým naplánovala a postavila a pokryla plochu 74 800 metrov štvorcových - ďaleko od svojho predchodcu v kanadskom Montreale.

• Svetelné štruktúry - svetelné štruktúry: umenie a inžinierstvo ťahovej architektúry ilustrované prácou Horsta Bergera Horst Berger, 2005
• Ťahové povrchové štruktúry: Praktický sprievodca konštrukciou káblov a membrán Autor: Michael Seidel, 2009
• Štruktúry ťahovej membrány: ASCE / SEI 55-10, Asce Standard americkou spoločnosťou stavebných inžinierov, 2010

^{Zdroje: Olympijské hry 1972 (Mníchov): Olympijský štadión a Expo 1967 (Montreal): nemecký pavilón, projektová databáza TensiNet.com [prístupné 15. marca 2015]}