Ein genauerer Blick auf die Zugarchitektur

Die Zugarchitektur ist ein strukturelles System, bei dem vorwiegend Spannung anstelle von Kompression verwendet wird. Zugfest und Spannung werden oft synonym verwendet. Andere Namen umfassen Spannungsmembranarchitektur, Gewebearchitektur, Spannungsstrukturen und leichte Spannungsstrukturen. Lassen Sie uns diese moderne und doch alte Bautechnik erforschen.

Spannung und Kompression sind zwei Kräfte, von denen Sie viel hören, wenn Sie Architektur studieren. Die meisten Bauwerke, die wir bauen, sind in Kompression - Ziegel auf Ziegel, Brett auf Brett, drücken und drücken nach unten auf den Boden, wo das Gewicht des Gebäudes durch die feste Erde ausgeglichen wird. Spannung wird dagegen als das Gegenteil von Kompression angesehen. Spannung zieht und streckt Baumaterialien.

" Eine Struktur, die durch ein Spannen des Gewebes oder des biegsamen Materialsystems (typischerweise mit Draht oder Kabel) gekennzeichnet ist, um die kritische strukturelle Unterstützung für die Struktur bereitzustellen.

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"— Fabric Structures Association (FSA)

Wenn wir an die ersten künstlichen Strukturen der Menschheit (außerhalb der Höhle) zurückdenken, denken wir an die von Laugier Primitive Hütte (Strukturen hauptsächlich in Kompression) und noch früher zeltartige Strukturen - Stoff (z. B. Tierhaut), der fest (Spannung) um einen Holz- oder Knochenrahmen gezogen wird. Das Zugdesign war gut für Nomadenzelte und kleine Tipis, aber nicht für die Pyramiden von Ägypten. Sogar die Griechen und Römer stellten fest, dass große Kolosseen aus Stein ein Markenzeichen für Langlebigkeit und Höflichkeit waren, und wir nennen sie Klassik. Im Laufe der Jahrhunderte wurde die Spannungsarchitektur in Zirkuszelte, Hängebrücken (z. Brooklyn Brücke) und kleine temporäre Pavillons.

Der deutsche Architekt und Pritzker-Preisträger Frei Otto hat sein ganzes Leben lang die Möglichkeiten einer leichten, zugfesten Architektur sorgfältig untersucht Berechnung der Polhöhe, der Aufhängung von Kabeln, des Kabelnetzes und der Membranmaterialien, die zur Herstellung großflächiger zeltartiger Materialien verwendet werden könnten Strukturen. Sein Entwurf für den deutschen Pavillon auf der Expo '67 in Montreal, Kanada, wäre viel einfacher zu konstruieren gewesen, wenn er es getan hätte CAD Software. Aber es war dieser Pavillon von 1967, der anderen Architekten den Weg ebnete, über die Möglichkeiten des Spannungsbaus nachzudenken.

Die gängigsten Modelle zur Spannungserzeugung sind das Ballonmodell und das Zeltmodell. Beim Ballonmodell erzeugt die Innenluft pneumatisch die Spannung an den Wänden und am Dach der Membran, indem sie wie ein Ballon Luft in das dehnbare Material drückt. Beim Zeltmodell ziehen an einer festen Säule befestigte Kabel die Wände und das Dach der Membran, ähnlich wie bei einem Regenschirm.

Typische Elemente für das allgemeinere Zeltmodell umfassen (1) den "Mast" oder die feste Stange oder Stangensätze zur Unterstützung; (2) Aufhängungskabel, die Idee, die der in Deutschland geborene Amerikaner nach Amerika gebracht hat John Roebling; und (3) eine "Membran" in Form eines Gewebes (z. ETFE) oder Kabelnetz.

Die typischsten Verwendungszwecke für diese Art von Architektur sind Dächer, Pavillons im Freien, Sportarenen, Verkehrsknotenpunkte und semi-permanente Wohnungen nach einer Katastrophe.

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

Der Denver International Airport ist ein gutes Beispiel für Zugarchitektur. Das gedehnte Membrandach des Terminals von 1994 kann Temperaturen von minus 100 ° F (unter Null) bis plus 450 ° F standhalten. Das Glasfasermaterial reflektiert die Sonnenwärme und lässt natürliches Licht in Innenräume eindringen. Die Designidee ist es, die Umgebung von Berggipfeln widerzuspiegeln, da sich der Flughafen in der Nähe der Rocky Mountains in Denver, Colorado, befindet.

Architekt: C. W. Fentress J. H. H. Bradburn Associates, Denver, CO
Abgeschlossen: 1994
Spezialunternehmer: Birdair, Inc..
Design-Idee: Ähnlich wie Frei Ottos Gipfelstruktur in der Nähe der Münchner Alpen entschied sich Fentress für ein Zugmembrandachsystem, das Colorados Rocky Mountain-Gipfeln nachempfunden war
Größe: 1.200 x 240 Fuß
Anzahl der Innensäulen: 34
Menge des Stahlkabels 10 Meilen
Membrantyp: PTFE Fiberglas, ein Teflon^®beschichtetes Glasfasergewebe
Stoffmenge: 375.000 Quadratfuß für das Dach des Jeppesen-Terminals; 75.000 Quadratmeter zusätzlicher Schutz am Straßenrand

^{Quelle: Internationaler Flughafen Denver und PTFE Fiberglas bei Birdair, Inc. [abgerufen am 15. März 2015]}

Inspiriert von den deutschen Alpen erinnert diese Struktur in München möglicherweise an den 1994 International Airport in Denver. Das Münchner Gebäude wurde jedoch zwanzig Jahre zuvor errichtet.

1967 gewann der deutsche Architekt Günther Behnisch (1922-2010) einen Wettbewerb zur Umwandlung einer Münchner Müllkippe in eine internationale Landschaft für die Austragung der XX. Olympischen Sommerspiele 1972. Behnisch & Partner schuf Modelle aus Sand, um die natürlichen Gipfel zu beschreiben, die sie für das olympische Dorf wollten. Dann beauftragten sie den deutschen Architekten Frei Otto, die Details des Entwurfs herauszufinden.

Ohne die Verwendung von CAD Software, die Architekten und Ingenieure haben diese Gipfel in München entworfen, um nicht nur die olympischen Athleten, sondern auch den deutschen Einfallsreichtum und die deutschen Alpen zu präsentieren.

Hat der Architekt des Denver International Airport Münchens Design gestohlen? Vielleicht, aber die südafrikanische Firma Spannungsstrukturen weist darauf hin, dass alle Spannungsentwürfe Ableitungen von drei Grundformen sind:

• "Konisch - Eine Kegelform, gekennzeichnet durch einen zentralen Gipfel "
• "Tonnengewölbe - Eine gewölbte Form, die normalerweise durch ein gebogenes Bogenmuster gekennzeichnet ist. "
• "Hypar - Eine verdrehte Freiformform"

^{Quellen: Wettbewerbe, Behnisch & Partner 1952-2005; Technische Information, Spannungsstrukturen [abgerufen am 15. März 2015]}

Günther Behnisch und Frei Otto arbeiteten zusammen, um den größten Teil des Olympischen Dorfes 1972 in München, eines der ersten großen Spannungsstrukturprojekte, einzuschließen. Das Olympiastadion in München war nur einer der Austragungsorte mit Zugarchitektur.

Die Münchner Struktur sollte größer und großartiger sein als Ottos Stoffpavillon Expo '67 und eine komplizierte Kabelnetzmembran sein. Die Architekten wählten 4 mm dicke Acrylplatten, um die Membran zu vervollständigen. Hartes Acryl dehnt sich nicht wie Stoff, daher wurden die Paneele "flexibel" mit dem Kabelnetz verbunden. Das Ergebnis war eine geformte Leichtigkeit und Weichheit im gesamten olympischen Dorf.

Die Lebensdauer einer Zugmembranstruktur ist je nach gewähltem Membrantyp unterschiedlich. Die heutigen fortschrittlichen Herstellungstechniken haben die Lebensdauer dieser Strukturen von weniger als einem Jahr auf viele Jahrzehnte erhöht. Frühe Strukturen wie der Olympiapark 1972 in München waren sehr experimentell und wartungsbedürftig. Im Jahr 2009 wurde das deutsche Unternehmen Hightex wurde beauftragt, ein neues hängendes Membrandach über der Olympischen Halle zu installieren.

^{Quelle: Olympische Spiele 1972 (München): Olympiastadion, TensiNet.com [abgerufen am 15. März 2015]}

Der heutige Architekt hat eine Reihe von Auswahl an Gewebemembranen zur Auswahl - viel mehr "Wunderstoffe" als die Architekten, die 1972 das Dach des Olympischen Dorfes entworfen haben.

1980 erklärte der Autor Mario Salvadori die Zugarchitektur folgendermaßen:

"Sobald ein Kabelnetz an geeigneten Stützpunkten aufgehängt ist, können die Wunderstoffe daran aufgehängt und über den relativ kleinen Abstand zwischen den Kabeln des Netzwerks gespannt werden. Der deutsche Architekt Frei Otto hat Pionierarbeit für diese Art von Dach geleistet, bei dem ein Netz dünner Kabel an schweren Begrenzungskabeln hängt, die von langen Stahl- oder Aluminiumstangen getragen werden. Nach dem Aufbau des Zeltes für den westdeutschen Pavillon auf der Expo '67 in Montreal gelang es ihm, die Stände des Münchner Olympiastadion... 1972 mit einem Zelt, das achtzehn Morgen Schutz bietet, unterstützt von neun Druckmasten mit einer Höhe von bis zu 260 Fuß und von Grenzvorspannungskabeln mit einer Kapazität von bis zu 5.000 Tonnen. (Die Spinne ist übrigens nicht leicht nachzuahmen - dieses Dach erforderte 40.000 Stunden technische Berechnungen und Zeichnungen.) "

^{Quelle: Warum Gebäude aufstehen von Mario Salvadori, McGraw-Hill Paperback Edition, 1982, pp. 263-264}

Oft als erste großflächige leichte Zugkonstruktion bezeichnet, der deutsche Pavillon der Expo '67 von 1967 - in Deutschland vorgefertigt und zur Montage vor Ort nach Kanada verschifft - nur 8.000 Quadratmeter Meter. Dieses Experiment in der Zugarchitektur, dessen Planung und Bau nur 14 Monate dauerte, wurde zum Prototyp. und den Appetit deutscher Architekten, einschließlich ihres Designers, des zukünftigen Pritzker-Preisträgers Frei, anregen Otto.

Im selben Jahr des Jahres 1967 gewann der deutsche Architekt Günther Behnisch den Auftrag für die Olympischen Spiele 1972 in München. Die Planung und der Bau seiner Zugdachkonstruktion dauerten fünf Jahre und bedeckten eine Fläche von 74.800 Quadratmetern - weit entfernt von ihrem Vorgänger in Montreal, Kanada.

• Lichtstrukturen - Strukturen des Lichts: Die Kunst und Technik der Zugarchitektur, illustriert durch die Arbeit von Horst Berger von Horst Berger, 2005
• Zugoberflächenstrukturen: Ein praktischer Leitfaden für die Kabel- und Membrankonstruktion von Michael Seidel, 2009
• Zugmembranstrukturen: ASCE / SEI 55-10, Asce Standard der American Society of Civil Engineers, 2010

^{Quellen: Olympische Spiele 1972 (München): Olympiastadion und Expo 1967 (Montreal): Deutscher Pavillon, Projektdatenbank von TensiNet.com [abgerufen am 15. März 2015]}