Bližší pohled na tahovou architekturu

Tahová architektura je strukturální systém, který používá převážně napětí místo komprese. V tahu a napětí jsou často používány zaměnitelně. Jiná jména zahrnují architekturu napínací membrány, strukturu textilie, napínací struktury a lehké napínací struktury. Pojďme prozkoumat tuto moderní, ale starověkou techniku ​​stavby.

Napětí a komprese jsou dvě síly, o kterých se hodně dozvíte, když studujete architekturu. Většina staveb, které stavíme, je komprimovaná - cihla na cihlu, deska na palubě, tlačení a stlačení dolů k zemi, kde je hmotnost budovy vyvážena pevnou zeminou. Napětí je naproti tomu považováno za opak komprese. Napnutí táhne a táhne stavební materiály.

" Struktura, která je charakterizována napínáním tkaniny nebo systému poddajného materiálu (obvykle drátem nebo kabelem), aby poskytovala kritickou nosnou konstrukci struktury."— Asociace textilních struktur (FSA)

Když pomyslíme na první lidské struktury vytvořené člověkem (mimo jeskyni), myslíme na Laugierovu Primitivní chata (struktury hlavně v komprimaci) a ještě dříve stanové struktury - látka (např. zvířecí kůže) tažená pevně (napětí) kolem dřevěného nebo kostního rámu. Tahový design byl vhodný pro kočovné stany a malé teepees, ale ne pro Egyptské pyramidy. I Řekové a Římané určili, že velké koloseum vyrobené z kamene jsou ochrannou známkou dlouhověkosti a zdvořilosti, a my je nazýváme Klasický. V průběhu staletí byla tahová architektura odsunuta na cirkusové stany, visuté mosty (např. Brooklynský most) a dočasné pavilony malého rozsahu.

Německý architekt a laureát Pritzker Frei Otto po celý život studovali možnosti lehké tahové architektury - pečlivě výpočet výšky stožárů, zavěšení kabelů, kabelové sítě a membránových materiálů, které by mohly být použity k vytvoření velkého měřítka stanu struktury. Jeho design německého pavilonu na veletrhu Expo '67 v Montrealu v Kanadě by byl mnohem jednodušší postavit, kdyby měl CAD software. Ale to byl tento pavilon z roku 1967, který připravil cestu pro ostatní architekty, aby zvážili možnosti výstavby napětí.

Nejběžnější modely pro vytváření napětí jsou model balónu a model stanu. V modelu balónu vytváří vnitřní vzduch pneumaticky napětí na stěnách membrány a střeše tlačením vzduchu do pružného materiálu, jako je balón. V modelu stanu kabely připojené k pevnému sloupu táhnou membránové stěny a střechu, podobně jako funguje deštník.

Typické prvky pro běžnější model stanu zahrnují (1) „stožár“ nebo pevný sloup nebo sady tyčí pro podporu; (2) Závěsné kabely, myšlenka, kterou do Ameriky přinesl německý rodák John Roebling; a (3) „membrána“ ve formě tkaniny (např. ETFE) nebo kabelové sítě.

Mezi nejtypičtější využití tohoto typu architektury patří zastřešení, venkovní pavilony, sportovní arény, dopravní uzly a polotrvalé bydlení po katastrofě.

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

Denver International Airport je dobrým příkladem tahové architektury. Natažená membránová střecha terminálu z roku 1994 vydrží teploty od minus 100 ° F (pod nulou) do plus 450 ° F. Materiál ze skleněných vláken odráží sluneční teplo, ale umožňuje přirozené světlo filtrovat se do vnitřních prostor. Záměrem designu je odrážet prostředí horských vrcholů, protože letiště se nachází v blízkosti Skalistých hor v Denveru v Coloradu.

Architekt: C. W. Fentress J. H. Bradburn Associates, Denver, CO
Dokončeno: 1994
Speciální dodavatel: Birdair, Inc.
Designový nápad: Podobně jako vrcholová struktura Frei Otta, která se nachází v blízkosti mnichovských Alp, vybral Fentress systém tahové membrány, který emuluje vrcholy Colorado's Rocky Mountain
Velikost: 1 200 x 240 stop
Počet vnitřních sloupců: 34
Množství ocelového kabelu 10 mil
Typ membrány: PTFE laminát, teflon^®potažené skelné vlákno
Množství látky: 375 000 čtverečních stop pro střechu terminálu Jeppesen; 75 000 čtverečních stop další obrubníková ochrana

^{Zdroj: Denver mezinárodní letiště a PTFE laminát ve společnosti Birdair, Inc. [přístup 15. března 2015]}

Tato struktura, inspirovaná německými Alpami, vám může připomenout mezinárodní letiště v Denveru v roce 1994. Budova Mnichova však byla postavena před dvaceti lety.

V roce 1967 vyhrál německý architekt Günther Behnisch (1922-2010) soutěž o transformaci skládky odpadků v Mnichově na mezinárodní krajinu, kde se v roce 1972 budou konat XX letní olympijské hry. Behnisch & Partner vytvořil modely v písku, které popisují přirozené vrcholy, které chtěly pro olympijskou vesnici. Poté najali německého architekta Frei Otta, aby pomohli zjistit podrobnosti o designu.

Bez použití CAD software, architekti a inženýři navrhli tyto vrcholy v Mnichově, aby předvedli nejen olympijské atlety, ale také německé vynalézavosti a německé Alpy.

Ukradl architekt Denverského mezinárodního letiště mnichovský design? Možná, ale jihoafrická společnost Struktury napětí zdůrazňuje, že všechny návrhy napětí jsou odvozeny ze tří základních forem:

• "Kuželovitý - tvar kužele, charakterizovaný středním vrcholem "
• "Barrel Vault - klenutý tvar, obvykle charakterizovaný zakřiveným designem oblouku "
• "Hypar - Zkroucený tvar volného tvaru"

^{Zdroje: Soutěže, Behnisch & Partner 1952-2005; Technické informace, Tension Structures [přístupné 15. března 2015]}

Günther Behnisch a Frei Otto spolupracovali na uzavření většiny olympijské vesnice z roku 1972 v Mnichově v Německu, jednom z prvních rozsáhlých projektů struktury napětí. Olympijský stadion v Mnichově v Německu byl jen jedním z míst využívajících tahovou architekturu.

Mnichovská struktura, navržená jako větší a velkolepější než pavilon textilu Otto Expo '67, byla složitou membránou kabelové sítě. Architekti vybrali 4 mm silné akrylové panely k dokončení membrány. Tuhý akrylát se neprotahuje jako látka, takže panely byly „pružně spojeny“ s kabelovou síťovinou. Výsledkem byla tvarovaná lehkost a měkkost v celé olympijské vesnici.

Životnost struktury tahové membrány je variabilní v závislosti na zvoleném typu membrány. Dnešní moderní výrobní techniky prodloužily životnost těchto struktur z méně než jednoho roku na mnoho desetiletí. Počáteční stavby, jako olympijský park v roce 1972 v Mnichově, byly opravdu experimentální a vyžadují údržbu. V roce 2009 německá společnost Hightex byl pověřen instalací nové zavěšené membránové střechy nad Olympic Hall.

^{Zdroj: Olympijské hry 1972 (Mnichov): Olympijský stadion, TensiNet.com [přístup k 15. březnu 2015]}

Dnešní architekt má řadu volby látkové membrány z čeho vybírat - mnohem více „zázračných textilií“ než architekti, kteří navrhli zastřešení Olympic Village v roce 1972.

V roce 1980 autor Mario Salvadori vysvětlil tahovou architekturu tímto způsobem:

„Jakmile je síť kabelů zavěšena z vhodných podpůrných bodů, mohou se z ní zázračné látky zavěsit a natáhnout přes relativně malou vzdálenost mezi kabely sítě. Německý architekt Frei Otto byl průkopníkem tohoto typu střechy, ve které visí síť tenkých kabelů od těžkých ohraničujících kabelů nesených dlouhými ocelovými nebo hliníkovými sloupy. Po vybudování stanu pro západoněmecký pavilon na veletrhu Expo '67 v Montrealu se mu podařilo pokrýt stojany Olympijský stadion v Mnichově... v roce 1972 se stanem, který skrývá osmnáct akrů, podporovaný devíti kompresivními stožáry až 260 stop a ohraničujícími předpínacími kabely s kapacitou až 5 000 tun. (Mimochodem, pavouk není snadné napodobit - tato střecha vyžadovala 40 000 hodin technických výpočtů a výkresů.) "

^{Zdroj: Proč budovy stojí autorem Mario Salvadori, McGraw-Hill Paperback Edition, 1982, str. 263-264}

Často se nazývala první velká lehká tahová konstrukce, německý pavilon Expo '67 z roku 1967 - prefabrikováno v Německu a odesláno do Kanady k montáži na místě - pokrylo pouze 8 000 čtverečních metrů metrů. Tento experiment v tahové architektuře, jehož plánování a výstavbu trvalo jen 14 měsíců, se stal prototypem, a apetit německých architektů, včetně jeho návrháře, budoucího laureáta Pritzker Frei Otto.

Ve stejném roce 1967 získal německý architekt Günther Behnisch provizi za olympijské hry v Mnichově v roce 1972. Jeho tahová střešní konstrukce trvala pět let, než plánovala a stavěla a pokrývala plochu 74 800 metrů čtverečních - daleko od svého předchůdce v kanadském Montrealu.

• Světelné struktury - Struktury světla: Umění a inženýrství tahové architektury ilustrované prací Horsta Bergera autorem Horst Berger, 2005
• Struktury tahového povrchu: Praktický průvodce konstrukcí kabelů a membrán autor Michael Seidel, 2009
• Struktury tahové membrány: ASCE / SEI 55-10, Asce Standard americkou společností stavebních inženýrů, 2010

^{Zdroje: Olympijské hry 1972 (Mnichov): Olympijský stadion a Expo 1967 (Montreal): Německý pavilon, databáze projektů TensiNet.com [přístup k 15. březnu 2015]}