Lyrische associaties en gebogen lijnen

Een rechte lijn komt in de natuur niet voor. En dus zouden gebogen lijnen de mens terugvoeren naar zijn natuurlijke oorsprong, waar te veel rechtlijnigheid hem van heeft vervreemd, menen sommige architecten. Anderen beweren juist dat de mens door zijn rationele vermogen in staat is orde te scheppen in de natuurlijke chaos, met geometrische vormen en mathematische verhoudingen.

Met de industrialisering van de bouw in de afgelopen eeuw gaven andere argumenten de doorslag naar steeds rechtere gebouwen en rechthoekige plattegronden. Recht was makkelijker te produceren, te maatvoeren en aan te sluiten, en daarmee meestal goedkoper. Dus moest er wel een heel goede reden zijn om iets niet rechtlijnig te ontwerpen. En hoewel er de laatste decennia ook veel gebouwen omhoog schieten die opnieuw gebogen en zelfs dubbelgekromde vormen introduceren, gaat het hier meestal om éénmalige, bewerkelijke en daarmee vaak zeer dure uitzonderingen.

Architect en ingenieur Karel Jan Vollers (49), die afgelopen dinsdag aan de TU Delft promoveerde, komt met een goedkoper alternatief. Hij ontwikkelde in samenwerking met de producerende industrie naar zijn zeggen het eerste gevelsysteem voor getordeerde gevels ter wereld. En dat wordt deze week wereldkundig gemaakt op de bouwbeurs in Utrecht.

,,Niet alleen de natuur, een vrouw, de zee, bossen en heuvels zijn voor architecten een bron van inspiratie”, zegt Vollers, ,,maar ook de hele manier waarop we de wetenschap ervaren. Van het heelal tot wiskundige probleemstellingen als de ring van Moebius, waarin binnen- en buitenkant in elkaar overlopen. De architect kan nu daadwerkelijk wat met deze inspiratiebronnen.”

Zuid-Amerika

Vollers’ ogen werden geopend voor gebogen vormen tijdens een bezoek aan Brazilië in 1986, waar hij gefascineerd raakte door het werk van Oscar Niemeyer. ,,Wat Niemeyer voor elkaar kreeg kon destijds gerealiseerd worden door het lage arbeidsloon in Zuid-Amerika. Maar nu computers ons een groot deel van het werk uit handen nemen, moet dit naar mijn idee ook in Europa kunnen”, aldus Vollers.

Hij begon vanaf 1992, in eerste instantie op eigen houtje, te onderzoeken hoe hij zijn ideeën het best gestalte kon geven. En ontdekte al gauw dat meer mensen op dit idee waren gekomen. ,,In het begin denk je dat je de enige bent die met zoiets bezig is, maar toen bleek dat ook Frank Gehry en Santiago Calatrava al met draaiende gebouwen experimenteerden. Gehry’s Guggenheim Museum in Bilbao vestigde natuurlijk wereldwijd de aandacht op gebogen vlakken.”

Anders dan zijn beroemde vakbroeders koos Vollers niet voor éénmalige projecten, maar wilde hij commercieel verkrijgbaar gebogen glas en gebogen kozijnen ontwikkelen. Omdat het om een geheel nieuw product ging zonder duidelijke marktvraag, waagde geen enkel bedrijf zich aanverdere ontwikkeling ervan. Ook vanuit de architectuurwereld ontbrak elke ondersteuning. Het stimuleringsfonds voor architectuur weigerde zelfs zijn dissertatie-uitgave te bekostigen, omdat het hier een technische ontwikkeling zou betreffen die ‘niet noodzakelijkerwijs tot betere architectuur leidt’, citeert Vollers uit hun antwoord.

,,Te technisch vonden ze het”, lacht hij zuur, ,,en dat terwijl er in het hele boek maar één formule voorkomt! Het is juist één groot inzichtelijk verhaal voor architecten en ontwerpers. Maar dat is het probleem in Nederland, techniek is hier taboe. Zo gauw iets in de buurt komt van productontwikkeling wordt het afgedaan als ambachtelijk, niet kunstzinnig en dus geen architectuur. Of het wordt afgewezen op artistieke gronden en dan kun je niets meer. Dat is zo subjectief, daar is geen rationeel argument tegenin te brengen.”

Vollers moest de eerste zes jaar van zijn onderzoek op eigen kosten doen. Hij weigerde veel opdrachten die zijn architectenbureau te Amsterdam aangeboden kreeg ter wille van het onderzoek. In 1996 vroeg hij om een promotieplek, die hij twee jaar later kreeg bij prof.ir. Mick Eekhout en prof.ir. Jan Brouwer.

Expressie

Om fabrikanten te kunnen overtuigen zag Vollers direct af van geheel vrije en dubbelgekromde vormen. Systematisch begon hij de vorm-, constructie- en materiaaleigenschappen van een getordeerde gevel te beschrijven. Hij verving mathematische vlakbeschrijvingen en formules door een eigen vocabulaire die meer gericht is op het construeren van een dergelijk vlak dan op een wiskundig begrip ervan. Zo omschrijft hij een getordeerd vlak als ‘een vlak opgebouwd uit rechte lijnen die gemaakt zijn door een lijn te kopiëren, en deze kopie vervolgens te verplaatsen en te roteren, waarbij er altijd een component van de rotatierichting haaks staat op de verplaatsingsrichting.’

Anders dan een dubbelgebogen of vrij vervormd vlak bestaat een getordeerd vlak dus uit rechte lijnen. Dit maakt de constructie van een dergelijk vlak eenvoudiger en goedkoper dan van zijn vrijere equivalenten, terwijl de expressieve kracht van de te bereiken gebouwvorm toch al enorm is, aldus Vollers. ,,Ik wilde een systeem van simpele geometrische vormen, nuchter en goedkoop, dat de productiemogelijkheden heel helder weergeeft en de problemen zo helder mogelijk beschrijft. Een basisvocabulaire waarop iedereen later verder kan bouwen en uitbreiden.”

Hij ontwierp een schare aan gebouwmodellen met een toenemende complexiteit, en analyseerde de modellen op hun uiterlijke verschijningsvorm, constructie en mogelijke gevelaansluitingen. Zo ontwikkelde hij een typologie van getordeerde gebouwvormen die hij herleidde tot twee hoofdtypes, de ’tordo’ en de ’twister’. De tordo heeft slechts één gedraaide gevel, verder is het gebouw rechthoekig. De twister is een soort wokkel, waar alle gevels in dezelfde richting draaien.

Spanning

Om het glas in de gewenste vorm te krijgen ontwikkelde Vollers een flexibel instelbare mal bestaande uit onafhankelijk in hoogte verstelbare cilinders, waarop een vlakke glasplaat onder de juiste temperatuur gebogen kan worden. ,,De temperatuur is hierbij van cruciaal belang”, aldus Vollers. ,,Het glas moet zo warm worden dat het net gaat buigen, maar mag niet indeuken ter plaatse van de rollen. Er zijn nog maar weinig producenten die voorzieningen hebben om ditproces goed uit te voeren.”

Gehard glas biedt een andere mogelijkheid. ,,Glas dat gehard is kan spanning verdragen. Als die spanning niet wordt overschreden, kan een vlakke geharde glasplaat zelfs tijdens de bouw in de kozijnen gebogen worden. Bij een gevel die over het geheel toch een flinke draaiing heeft is de rotatie per glasplaat nog behoorlijk klein.”

De aluminiumranden van het profiel moeten op dezelfde manier buigen als het glas. Vollers bestudeerde verschillende mogelijkheden om deze rotatie op te vangen, op zoek naar wederom een simpele en goedkope oplossing. De oplossing vond hij door een herontwerp van een bestaand kozijnprofiel van de firma Reynolds, een gerenommeerd leverancier van aluminiumprofielen, waarbij het achterste, stijve deel recht omhoog blijft lopen, terwijl het deel dat het glas opvangt daar omheen kan meedraaien. Dit deel is zo slap dat het gemakkelijk handmatig tijdens de bouw op zijn plek gebracht kan worden en vastgezet.

Om alle partijen te overtuigen heeft Vollers een gevelmodel op ware grootte gemaakt, dat tevens op de bouwbeurs is tentoongesteld. Hij heeft patent op het systeem aangevraagd en gekregen, en verwacht dat de verdere ontwikkeling nu een grote vlucht zal nemen. ,,Het torderen van de profielen is de sleutel tot vrije vormgeving in de gevel”, voorspelt hij. ,,Het unieke van dit systeem is dat nu ook veel ingewikkelder krommingen met hetzelfde kozijn gemaakt kunnen worden. Als een glazen gevel eenmaal gekromd kan worden, zal de industrie ook de overige elementen daaraan aanpassen. Er ligt een heel nieuw terrein open.”

Zelf gaat hij zich bij Bouwkunde richten op de ontwikkeling van dubbelgekromd gehard glas. Daarbij hoopt hij een brug te slaan naar andere afdelingen als werktuigbouw en informatica. ,,Ik ben te trots om afhankelijk te willen zijn van wat iemand als Gehry uitspookt.”

Een rechte lijn komt in de natuur niet voor. En dus zouden gebogen lijnen de mens terugvoeren naar zijn natuurlijke oorsprong, waar te veel rechtlijnigheid hem van heeft vervreemd, menen sommige architecten. Anderen beweren juist dat de mens door zijn rationele vermogen in staat is orde te scheppen in de natuurlijke chaos, met geometrische vormen en mathematische verhoudingen.

Met de industrialisering van de bouw in de afgelopen eeuw gaven andere argumenten de doorslag naar steeds rechtere gebouwen en rechthoekige plattegronden. Recht was makkelijker te produceren, te maatvoeren en aan te sluiten, en daarmee meestal goedkoper. Dus moest er wel een heel goede reden zijn om iets niet rechtlijnig te ontwerpen. En hoewel er de laatste decennia ook veel gebouwen omhoog schieten die opnieuw gebogen en zelfs dubbelgekromde vormen introduceren, gaat het hier meestal om éénmalige, bewerkelijke en daarmee vaak zeer dure uitzonderingen.

Architect en ingenieur Karel Jan Vollers (49), die afgelopen dinsdag aan de TU Delft promoveerde, komt met een goedkoper alternatief. Hij ontwikkelde in samenwerking met de producerende industrie naar zijn zeggen het eerste gevelsysteem voor getordeerde gevels ter wereld. En dat wordt deze week wereldkundig gemaakt op de bouwbeurs in Utrecht.

,,Niet alleen de natuur, een vrouw, de zee, bossen en heuvels zijn voor architecten een bron van inspiratie”, zegt Vollers, ,,maar ook de hele manier waarop we de wetenschap ervaren. Van het heelal tot wiskundige probleemstellingen als de ring van Moebius, waarin binnen- en buitenkant in elkaar overlopen. De architect kan nu daadwerkelijk wat met deze inspiratiebronnen.”

Zuid-Amerika

Vollers’ ogen werden geopend voor gebogen vormen tijdens een bezoek aan Brazilië in 1986, waar hij gefascineerd raakte door het werk van Oscar Niemeyer. ,,Wat Niemeyer voor elkaar kreeg kon destijds gerealiseerd worden door het lage arbeidsloon in Zuid-Amerika. Maar nu computers ons een groot deel van het werk uit handen nemen, moet dit naar mijn idee ook in Europa kunnen”, aldus Vollers.

Hij begon vanaf 1992, in eerste instantie op eigen houtje, te onderzoeken hoe hij zijn ideeën het best gestalte kon geven. En ontdekte al gauw dat meer mensen op dit idee waren gekomen. ,,In het begin denk je dat je de enige bent die met zoiets bezig is, maar toen bleek dat ook Frank Gehry en Santiago Calatrava al met draaiende gebouwen experimenteerden. Gehry’s Guggenheim Museum in Bilbao vestigde natuurlijk wereldwijd de aandacht op gebogen vlakken.”

Anders dan zijn beroemde vakbroeders koos Vollers niet voor éénmalige projecten, maar wilde hij commercieel verkrijgbaar gebogen glas en gebogen kozijnen ontwikkelen. Omdat het om een geheel nieuw product ging zonder duidelijke marktvraag, waagde geen enkel bedrijf zich aanverdere ontwikkeling ervan. Ook vanuit de architectuurwereld ontbrak elke ondersteuning. Het stimuleringsfonds voor architectuur weigerde zelfs zijn dissertatie-uitgave te bekostigen, omdat het hier een technische ontwikkeling zou betreffen die ‘niet noodzakelijkerwijs tot betere architectuur leidt’, citeert Vollers uit hun antwoord.

,,Te technisch vonden ze het”, lacht hij zuur, ,,en dat terwijl er in het hele boek maar één formule voorkomt! Het is juist één groot inzichtelijk verhaal voor architecten en ontwerpers. Maar dat is het probleem in Nederland, techniek is hier taboe. Zo gauw iets in de buurt komt van productontwikkeling wordt het afgedaan als ambachtelijk, niet kunstzinnig en dus geen architectuur. Of het wordt afgewezen op artistieke gronden en dan kun je niets meer. Dat is zo subjectief, daar is geen rationeel argument tegenin te brengen.”

Vollers moest de eerste zes jaar van zijn onderzoek op eigen kosten doen. Hij weigerde veel opdrachten die zijn architectenbureau te Amsterdam aangeboden kreeg ter wille van het onderzoek. In 1996 vroeg hij om een promotieplek, die hij twee jaar later kreeg bij prof.ir. Mick Eekhout en prof.ir. Jan Brouwer.

Expressie

Om fabrikanten te kunnen overtuigen zag Vollers direct af van geheel vrije en dubbelgekromde vormen. Systematisch begon hij de vorm-, constructie- en materiaaleigenschappen van een getordeerde gevel te beschrijven. Hij verving mathematische vlakbeschrijvingen en formules door een eigen vocabulaire die meer gericht is op het construeren van een dergelijk vlak dan op een wiskundig begrip ervan. Zo omschrijft hij een getordeerd vlak als ‘een vlak opgebouwd uit rechte lijnen die gemaakt zijn door een lijn te kopiëren, en deze kopie vervolgens te verplaatsen en te roteren, waarbij er altijd een component van de rotatierichting haaks staat op de verplaatsingsrichting.’

Anders dan een dubbelgebogen of vrij vervormd vlak bestaat een getordeerd vlak dus uit rechte lijnen. Dit maakt de constructie van een dergelijk vlak eenvoudiger en goedkoper dan van zijn vrijere equivalenten, terwijl de expressieve kracht van de te bereiken gebouwvorm toch al enorm is, aldus Vollers. ,,Ik wilde een systeem van simpele geometrische vormen, nuchter en goedkoop, dat de productiemogelijkheden heel helder weergeeft en de problemen zo helder mogelijk beschrijft. Een basisvocabulaire waarop iedereen later verder kan bouwen en uitbreiden.”

Hij ontwierp een schare aan gebouwmodellen met een toenemende complexiteit, en analyseerde de modellen op hun uiterlijke verschijningsvorm, constructie en mogelijke gevelaansluitingen. Zo ontwikkelde hij een typologie van getordeerde gebouwvormen die hij herleidde tot twee hoofdtypes, de ’tordo’ en de ’twister’. De tordo heeft slechts één gedraaide gevel, verder is het gebouw rechthoekig. De twister is een soort wokkel, waar alle gevels in dezelfde richting draaien.

Spanning

Om het glas in de gewenste vorm te krijgen ontwikkelde Vollers een flexibel instelbare mal bestaande uit onafhankelijk in hoogte verstelbare cilinders, waarop een vlakke glasplaat onder de juiste temperatuur gebogen kan worden. ,,De temperatuur is hierbij van cruciaal belang”, aldus Vollers. ,,Het glas moet zo warm worden dat het net gaat buigen, maar mag niet indeuken ter plaatse van de rollen. Er zijn nog maar weinig producenten die voorzieningen hebben om ditproces goed uit te voeren.”

Gehard glas biedt een andere mogelijkheid. ,,Glas dat gehard is kan spanning verdragen. Als die spanning niet wordt overschreden, kan een vlakke geharde glasplaat zelfs tijdens de bouw in de kozijnen gebogen worden. Bij een gevel die over het geheel toch een flinke draaiing heeft is de rotatie per glasplaat nog behoorlijk klein.”

De aluminiumranden van het profiel moeten op dezelfde manier buigen als het glas. Vollers bestudeerde verschillende mogelijkheden om deze rotatie op te vangen, op zoek naar wederom een simpele en goedkope oplossing. De oplossing vond hij door een herontwerp van een bestaand kozijnprofiel van de firma Reynolds, een gerenommeerd leverancier van aluminiumprofielen, waarbij het achterste, stijve deel recht omhoog blijft lopen, terwijl het deel dat het glas opvangt daar omheen kan meedraaien. Dit deel is zo slap dat het gemakkelijk handmatig tijdens de bouw op zijn plek gebracht kan worden en vastgezet.

Om alle partijen te overtuigen heeft Vollers een gevelmodel op ware grootte gemaakt, dat tevens op de bouwbeurs is tentoongesteld. Hij heeft patent op het systeem aangevraagd en gekregen, en verwacht dat de verdere ontwikkeling nu een grote vlucht zal nemen. ,,Het torderen van de profielen is de sleutel tot vrije vormgeving in de gevel”, voorspelt hij. ,,Het unieke van dit systeem is dat nu ook veel ingewikkelder krommingen met hetzelfde kozijn gemaakt kunnen worden. Als een glazen gevel eenmaal gekromd kan worden, zal de industrie ook de overige elementen daaraan aanpassen. Er ligt een heel nieuw terrein open.”

Zelf gaat hij zich bij Bouwkunde richten op de ontwikkeling van dubbelgekromd gehard glas. Daarbij hoopt hij een brug te slaan naar andere afdelingen als werktuigbouw en informatica. ,,Ik ben te trots om afhankelijk te willen zijn van wat iemand als Gehry uitspookt.”