structural and constructability optimisation techniques of free form structures

Transcriptie

1 structural and constructability optimisation techniques of free form structures Vrije Universiteit Brussel Mechanica van Materialen en Constructies S. Adriaenssens L. Vantomme contactgegevens: tel: 02/ fax: 02/

2 inhoudstafel... inleiding doelstelling onderzoek projectbeschrijving form finding structurele optimalisatie bouwbaarheidsanalyse toepassingsmogelijkheden

3 wat verstaan we onder......vrije vorm constructies Trade Fair, Milaan (Italië), Massimiliano Fuksas

4 evolutie creëert mogelijkheden......en moeilijkheden gebrek aan kennis Scheepvaartmuseum, Amsterdam (Nederland), Ney & Partners structurele integriteit practische uitvoerbaarheid economische haalbaarheid verantwoord omgaan met grondstoffen Kunsthaus, Graz (Oostenrijk), Peter Cook & Collin Fournier

5 evolutie creëert mogelijkheden......en moeilijkheden ontwerper ingenieur it is clear that a signifi cant number of progressive architects are seeking to step beyond a certain postmodern sensibility which celebrates scenographic properties and surface effects, and focus instead on the structural integrity of buildings (J.G.A. Croll, A.C. Walker, Elements of structural stability )

6 meer creativiteit......en meer kwaliteit vrije vorm ontwerpen met: structurele kwaliteit economische kwaliteit praktische bouwbaarheid zoeken naar een juiste structurele vorm ontwikkeling van sterkere digitale ontwerpinstrumenten met geïntegreerde 3D-aanpak

7 meer creativiteit......en meer kwaliteit vermijden van elementen in buiging, streven naar zuivere axiale krachtenverdeling opbouw van intelligente vormen in de natuur: slakkenhuis werkt volledig onder membraanactie slakkenhuis, axiale membraan krachtenwerking in de natuur

8 meer creativiteit......en meer kwaliteit vermijden van elementen in buiging, streven naar zuivere axiale kachtenverdeling fysische form finding: op basis van hangmodellen (vb. Sagrada Familia) of zeepsop-modellen fysische form fi nding voor treinstation, Stuttgart (Duitsland), Frei Otto

9 form finding en structurele optimalisatie......complexiteit van de randvoorwaarden onderscheid tussen drie vormtypes type 1: zuiver structurele vorm type 2: zuiver structurele vorm met extra randvoorwaarden type 3: hybride vorm op basis van formeel concept met complexe randvoorwaarden vormtype 1 vormtype 2 vormtype 3

10 form finding en structurele optimalisatie......complexiteit van de randvoorwaarden vormtype 1: zuiver structurele vorm Tennis Centrum, Heimberg (Duitsland), Heinz Isler

11 form finding en structurele optimalisatie......complexiteit van de randvoorwaarden vormtype 2: zuiver structurele vorm met extra randvoorwaarden British Museum Roof, Londen (Engeland), Foster & Partners

12 form finding en structurele optimalisatie......complexiteit van de randvoorwaarden vormtype 3: hybride vorm op basis van formeel concept met complexe randvoorwaarden DG Bank, Berlijn (Duitsland), Frank Gehry

13 van complex gekromd oppervlak......tot practisch uitvoerbaar ontwerp bouwbaarheidsanalyse: krommingscontrole knooppuntenlay-out knooppuntspanning speelgoedbouwset meccano

14 van complex gekromd oppervlak......tot practisch uitvoerbaar ontwerp bouwbaarheidsanalyse: krommingscontrole driehoekige panelen? materiaalkeuze, vervaardigingsprocessen, etc. British Museum Court Roof, Londen (Engeland), Foster & Partners, Buro Happold Scheepvaartmuseum, Amsterdam (Nederland), Ney & Partners

15 van complex gekromd oppervlak......tot practisch uitvoerbaar ontwerp bouwbaarheidsanalyse: knooppuntenlay-out locatie, tussenafstand en oriëntatie van verbindingen invloed op vorm van panelen demonteerbaarheid, kost, uitzicht, etc. detail knooppunt Scheepvaartmuseum, Amsterdam (Nederland), Ney & Partners

16 van complex gekromd oppervlak......tot practisch uitvoerbaar ontwerp bouwbaarheidsanalyse: knooppuntspanning verschil tussen opbouw met schaalelementen of panelen op structureel skelet krachten op goede manier doorgeven voor verzekeren van optimale membraanactie Bank of America, North Carolina (USA), Schlaich Bergermann & Partner treinstation spandauer bahnhof, Berlijn (Duitsland), Schlaich Bergermann & Partner

17 form finding en structurele optimalisatie......te doorlopen stappen

18 van theorie......naar toepassing gebruiksvriendelijk ontwerpmiddel reductie niet-hernieuwbare grondstoffen op gerichte manier evolueren naar geoptimaliseerd ontwerp verschillende constructietypes, bv. bruggenbouw brug over Elisabethlaan, Knokke (België), Ney & Partners Dijlebruggen, Leuven (België), Ney & Partners

19 vraag......en antwoord Saga Music Centre, Gateshead (Engeland), Foster & Partners

20 vraag......en antwoord Saga Music Centre, Gateshead (Engeland), Foster & Partners

21 form finding en structurele optimalisatie......dynamische relaxatie fictieve knooppuntmassa s linktypes: axiaal of buiging studie van knooppuntbewegingen kinetische demping: lokale piek in kinetische energie = reset knooppuntsnelheid convergentie naar statische evenwichtstoestand