Gebouwen met vloeiende vormen zijn populair bij architecten, maar het doorrekenen en bouwen van de onregelmatige en bolle vormen is tijdrovend en duur. Grote ballonnen bespuiten met beton is volgens Petra van Hennik een oplossing.
De populaire blob-architectuur met vloeiende vormen, ook wel vrije vormarchitectuur genoemd, is veel duurder dan de traditionele rechthoekige bouwstijl. De blob-gebouwen zijn meestal van staal en glas en niet van beton, omdat de houten bekisting in de complexe vormen te duur is. Petra van Hennik, zesdejaars student civiele techniek, onderzocht de toepasbaarheid van opblaasbare bekistingen als betaalbare bouwmethode voor onregelmatig gekromde constructies in beton.
De opblaasbare bekisting bestaat uit luchtkussens van een soort geplastificeerd tentdoek, meestal een polyester weefsel met pvc-coating. Rondom de luchtkussens wordt wapeningsstaal aangebracht en daarna wordt er beton opgespoten. Als dat is uitgehard, wordt de bekisting ontlucht en verwijderd. Het resultaat is een betonnen schaal met een dikte van zo’n zeven tot tien centimeter, in de vorm van de luchtkussens.
“Doordat bolvormige constructies de krachten verspreiden zijn ze bijzonder sterk en kunnen de schalen dus heel dun zijn”, legt Van Hennik uit. “Ook met een gat in de schaal blijft de constructie gewoon overeind staan omdat de krachten als het ware om het gat worden geleid. Er is veel nodig om een schaalconstructie in te laten storten en dat maakt ze dus bijzonder veilig.”
Het principe van de opblaasbare bekisting is niet nieuw. De Israëlische architect Haim Heifetz (1922.1993) heeft er meer dan 40 duizend koepelvormige schaalconstructies mee gebouwd, over de hele wereld. Van Hennik heeft in haar afstudeeronderzoek gezocht naar moderne technieken en materialen om de oude methode te verbeteren en toe te passen op complexere vormen.
Krachtenspel
Van Hennik stelde daarnaast ontwerprichtlijnen op voor constructeurs zodat ze meer inzicht krijgen in het krachtenspel van de onregelmatig gekromde constructies. Van Hennik: “De driedimensionale constructie wordt doorgerekend met een computermodel en als daar uitkomt dat een ontwerp niet voldoet, weten constructeurs vaak niet wat ze moeten veranderen. Ik heb een aantal ontwerprichtlijnen opgesteld waarmee constructeurs meer feeling krijgen voor de complexe schaalconstructies. Dat kan ze een hoop modelleertijd besparen.”
Constructeurs zouden bijvoorbeeld zo veel mogelijk vlakke hellingen moeten vermijden omdat krachten daarin niet goed worden verspreid. Van Hennik: “De constructie gaat zich dan meer gedragen als een normale buigligger met een geconcentreerde kracht en daar is het materiaal niet dik genoeg voor. Hoe boller, hoe sterker. En de overgang tussen twee bolvormen kan beter zo scherp mogelijk zijn zodat het overgangsgebied klein blijft. Een groter overgangsgebied gaat namelijk meer aan de omliggende schaaldelen hangen waardoor de trekkrachten daar toenemen.”
Haar ontwerprichtlijnen heeft Van Hennik toegepast in een casestudy van het Viervleugelpaviljoen dat kunstenaar Dré Wapenaar heeft ontworpen voor componist Simeon ten Holt. Dat is een demontabel concertpaviljoen bestaande uit vier grote bollen rond een centrale bol. Het publiek zit in het midden en in de vier bollen staan de concertvleugels met erboven een filmscherm waarop het hoofd van de pianist wordt geprojecteerd. Het ontwerp is in augustus 2004 voor een festival in Den Bosch gebouwd als een soort tent waardoor de bolvormen van het ontwerp zijn veranderd in halve cilindervormen.
“Ik heb gezocht naar een uitvoerbare constructie die meer lijkt op het oorspronkelijke ontwerp”, zegt Van Hennik. “Ik kwam uit op een schaalconstructie van negen centimeter van lichtgewicht beton. Dat is beton waarbij het grind is vervangen door licht toeslagmateriaal zoals lavasteenkorrels of geëxpandeerde kleikorrels. Uit een computeranalyse blijkt dat de maximale trekkrachten in mijn verbeterde ontwerp met driekwart zijn verminderd in vergelijking met de vorm van het gebouwde paviljoen.”
Afstudeerpresentatie Van Hennik: vrijdag 8 april, 15:00 uur, collegezaal C, gebouw van Civiele Techniek
De populaire blob-architectuur met vloeiende vormen, ook wel vrije vormarchitectuur genoemd, is veel duurder dan de traditionele rechthoekige bouwstijl. De blob-gebouwen zijn meestal van staal en glas en niet van beton, omdat de houten bekisting in de complexe vormen te duur is. Petra van Hennik, zesdejaars student civiele techniek, onderzocht de toepasbaarheid van opblaasbare bekistingen als betaalbare bouwmethode voor onregelmatig gekromde constructies in beton.
De opblaasbare bekisting bestaat uit luchtkussens van een soort geplastificeerd tentdoek, meestal een polyester weefsel met pvc-coating. Rondom de luchtkussens wordt wapeningsstaal aangebracht en daarna wordt er beton opgespoten. Als dat is uitgehard, wordt de bekisting ontlucht en verwijderd. Het resultaat is een betonnen schaal met een dikte van zo’n zeven tot tien centimeter, in de vorm van de luchtkussens.
“Doordat bolvormige constructies de krachten verspreiden zijn ze bijzonder sterk en kunnen de schalen dus heel dun zijn”, legt Van Hennik uit. “Ook met een gat in de schaal blijft de constructie gewoon overeind staan omdat de krachten als het ware om het gat worden geleid. Er is veel nodig om een schaalconstructie in te laten storten en dat maakt ze dus bijzonder veilig.”
Het principe van de opblaasbare bekisting is niet nieuw. De Israëlische architect Haim Heifetz (1922.1993) heeft er meer dan 40 duizend koepelvormige schaalconstructies mee gebouwd, over de hele wereld. Van Hennik heeft in haar afstudeeronderzoek gezocht naar moderne technieken en materialen om de oude methode te verbeteren en toe te passen op complexere vormen.
Krachtenspel
Van Hennik stelde daarnaast ontwerprichtlijnen op voor constructeurs zodat ze meer inzicht krijgen in het krachtenspel van de onregelmatig gekromde constructies. Van Hennik: “De driedimensionale constructie wordt doorgerekend met een computermodel en als daar uitkomt dat een ontwerp niet voldoet, weten constructeurs vaak niet wat ze moeten veranderen. Ik heb een aantal ontwerprichtlijnen opgesteld waarmee constructeurs meer feeling krijgen voor de complexe schaalconstructies. Dat kan ze een hoop modelleertijd besparen.”
Constructeurs zouden bijvoorbeeld zo veel mogelijk vlakke hellingen moeten vermijden omdat krachten daarin niet goed worden verspreid. Van Hennik: “De constructie gaat zich dan meer gedragen als een normale buigligger met een geconcentreerde kracht en daar is het materiaal niet dik genoeg voor. Hoe boller, hoe sterker. En de overgang tussen twee bolvormen kan beter zo scherp mogelijk zijn zodat het overgangsgebied klein blijft. Een groter overgangsgebied gaat namelijk meer aan de omliggende schaaldelen hangen waardoor de trekkrachten daar toenemen.”
Haar ontwerprichtlijnen heeft Van Hennik toegepast in een casestudy van het Viervleugelpaviljoen dat kunstenaar Dré Wapenaar heeft ontworpen voor componist Simeon ten Holt. Dat is een demontabel concertpaviljoen bestaande uit vier grote bollen rond een centrale bol. Het publiek zit in het midden en in de vier bollen staan de concertvleugels met erboven een filmscherm waarop het hoofd van de pianist wordt geprojecteerd. Het ontwerp is in augustus 2004 voor een festival in Den Bosch gebouwd als een soort tent waardoor de bolvormen van het ontwerp zijn veranderd in halve cilindervormen.
“Ik heb gezocht naar een uitvoerbare constructie die meer lijkt op het oorspronkelijke ontwerp”, zegt Van Hennik. “Ik kwam uit op een schaalconstructie van negen centimeter van lichtgewicht beton. Dat is beton waarbij het grind is vervangen door licht toeslagmateriaal zoals lavasteenkorrels of geëxpandeerde kleikorrels. Uit een computeranalyse blijkt dat de maximale trekkrachten in mijn verbeterde ontwerp met driekwart zijn verminderd in vergelijking met de vorm van het gebouwde paviljoen.”
Afstudeerpresentatie Van Hennik: vrijdag 8 april, 15:00 uur, collegezaal C, gebouw van Civiele Techniek
Comments are closed.