Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002

Rapportage SpeerpuntgroepVrijheid vormgeving constructie 2002

André JorissenRonald Wenting

Gert Jan RozemeijerJan-Pieter den Hollander

Walter Spangenberg

“If you were aPlatonist you couldsay that it had been

lurking outthere all the time,waiting for it’s cul-

tural moment toarrive.”

Vrijheid Vormgeving 2002

1

Voorwoord

1. Inleiding

2. Speerpuntgroep vrijheid vormgeving2.1 Probleemstelling2.2 Doelstelling2.3 Aanpak

3. Kader/literatuurstudie3.1 Wereldbeleving in de loop der tijd3.2 Experimenten in het verleden en wat brengt de toekomst?3.3 “Computing is about insight, not about numbers” (werkwijze FOG/A)3.4 Blobs, CAM en koppeling software3.5 Reacties vanuit de praktijk3.6 Lessen in vrije vormgeving3.7 ABT en vrije vormgeving

4. Materialen4.1 Inleiding4.2 Staal4.3 Aluminium4.4 Beton4.5 Hout4.6 Glas4.7 Textiel4.8 Kunststof4.9 Ter afsluiting

5. Constructiesystemen5.1 Inleiding5.2 Constructiesystemen5.3 Constructiesystemen in de Blob-architectuur5.4 Relatie hoofddraagconstructie-afbouwsysteem5.5 Afbouwsystemen5.6 Projecten5.7 Rekentechnische aspecten Blob-architectuur

6. Oplossingsrichting Blob-architectuur6.1 Ontwerpaspecten6.2 Oplosstrategieën6.3 Résumé

Inhoudsopgave3

4

5555

6681113232324

25252728292931313233

3434353637394041

42424551


2

Bijlagen:

Columns & interviewsB.1 Willem Jan NeutelingsB.2 Lars SpuybroekB.3 Harald KloftB.4 Kas OosterhuisB.5 Interview Wiljan HouwelingB.6 Interview Richard Fielt

Projecten diversB.7 Atletiekstadion ChemnitzB.8 Guggenheim Museum BilbaoB.9 Victoria & Albert MuseumB.10 Lloyds Cricket GroundB.11 Aegis ProjectB.12 Ost Kuttner apartmentsB.13 Subway TokyoB.14 Restaurant NoorderdierenparkB.15 Afvalverwerking ZenderenB.16 Paviljoen BMWB.17 Overdekking British CourtB.18 Eden Project

Projecten ABTB.19 Andrassy ProjectB.20 Stadhuis Alphen aan den RijnB.21 Terminals PotsdamB.22 Keuringsdienst van waren ZwijndrechtB.23 Floriade HaarlemmermeerB.24 Flat Kleiburg

B.25 Beschrijving hyparschaal


3

Vrijheid Vormgeving constructie 2002 (”Over blobs’)

Eindrapportage speerpuntgroep

Elk jaar zijn een aantal groepen actief met het uitdiepen van bijzondere onderwerpen.Binnen de sector constructie zijn in 2001/2002 vijf groepen actief geweest.Dit is de rapportage van de speerpuntgroep “Vrijheid vormgeving constructie”.

André JorissenRonald WentingGert Jan RozemeijerJan-Pieter den HollanderWalter Spangenberg

Deelnemers:

Met bijdragen van:De heer Van MaarschalkerwaartWiljan HouwelingHein RekveldtRichard FieltBert WürtzCarl Peter Goossen


4

Enkele voorbeelden van dezeontwikkeling in de bouw en architectuurzijn het Guggenheim Museum in Bilbaoen nog te bouwen Guggenheim Museumin New York van Gehry.In Nederland zijn voorbeelden hetPaviljoen Neeltje Jans, of algemener dearchitectuur van Lars Spuybroek en KasOosterhuis. Ook veel van de architectuurvan Erick van Egeraat kan tot dezecategorie worden gerekend(voorbeelden ING Bank Boedapest,Stadhuis Alphen aan den Rijn).Bij dit type gebouwen kan de vraaggesteld worden of hierbij een traditioneelgrid de beste insteek vormt voor demeest geëigende constructievorm.Misschien is een geheel aangepastebenadering van de constructie nodig.Vragen de architecten soms om eengrotere constructie vrijheid dandaadwerkelijk vanuit de techniek kanworden ingevuld?

1. Inleiding

Guggenheim New York

De vormgeving van bouwwerken wordt mede bepaald door de constructieve mogelijkheden.Met de opkomst van de computer ontstaan nieuwe vrijere gebouwvormen.

Veel tendentieuze publicaties (zie bijgevoegde literatuur)beloven nieuwe concepten. Zijn deze concepten echterwerkelijk nieuw of zijn ze in werkelijkheid terug te voerennaar oeroude constructieve principes.Dit onderwerp boeit mateloos. Deels omdat de invullingvan de constructie bij dit type gebouwen vaak achterblijftbij de architectonische uitstraling.

Mogelijk komt de fascinatie voort uit een mate frustratie.Frustratie dat we de ontwikkeling binnen deconstructiebranche schijnbaar niet bij kunnen houden.In de producerende branche wordt dit type architectuurook wel “fluid architectural nightmares” genoemd.Duidelijk is dat hier wordt gebroken met een wijze vansystematisch bouwen.

Misschien moeten de architecten zich bewust zijn (of doorde constructeurs meer bewust gemaakt worden) van dediscrepantie tussen hun esthetische vormgeving en de‘maakbaarheid’ van deze ontwerpen. Als we het hebbenover maakbaarheid praten we niet alleen over de relatietot de constructie maar ook de aansluiting op de afbouw(een dubbel gekromd transparant element ?) en aspectendie te maken hebben met onderhoud en duurzaamheid.

Binnen ABT hebben we dit onderwerp als speerpuntgroepbinnen de adviesgroep constructie in 2001 opgepakt.

In hoofdstuk 2 is probleem-, doelstelling en aanpakaangegeven.


5

De ontwikkeling moet geplaatst worden in een kader. Binnen dit kader komen nieuwe architectuurvormen tot ontwikkeling.

Er is momenteel geld beschikbaar voor opzienbarende architectuur Het overweldigende succes van het GüggenheimMuseum in Bilbao zorgt voor een economische opleving van het gehele gebied. De bouwinvestering wordt hierdoorweer betrekkelijk. Een ander voorbeeld is het gebouw van de Gasunie in Groningen. Dit gebouw heeft zoveel uitstralingdat de reaclamebudgetten voor de Gasunie beperkt kunnen blijven. Het gebouw zelf verzorgt een groot deel van depr. In New York wordt het nieuwe Güggenheim museum gebouwd voor het ongelooflijke bedrag van 1,5 miljardgulden. Er was ca 400 miljoen tekort op de begroting. Dit is door de stad New York bijgelegd.

Naast het feit dat er budgetten beschikbaar worden gesteld is er ook sprake van een behoefte om af te stappen vande altijd strakke rechte lijnen. Deze ontwikkelingen leiden tot architectuur waarbij de computer wordt gebruikt omvrijere (lees niet geometrische) vormen te ‘shapen’. Deze vormen worden ook wel ‘blobs’ genoemd.Een eenduidige definitie van dit begrip is er niet. Soms wordt de definitie gehanteerd dat er bij Blob Architektuursprake is van dubbel gekromde vlakken. Letterlijk staat Blob voor Binary Large Object, een grote hoeveelheid data.Wij hanteren de definitie dat bij Blob Architektuur er sprake is van een vormgeving waarbij de gekromde vlakkendominant zijn.

Deze definitie geeft ruimte aan de mogelijkheid dat deze vlakken vervolgens wel weer geometrisch bepaald kunnenzijn. Vaak is dit echter niet het geval.

2. Speerpuntgroep vrijheid vormgeving

De probleemstelling is eenvoudig:

2.2 Doelstelling

Doelstelling van de speerpuntgroep vrije vormgeving is een onderzoek naarhet onderwerp Blob Architektuur.

Hierbij zoeken we naar een strategie die, vanuit de hoofddraagconstructie, gehanteerd kan worden bij dit typearchitektuur. Echter er zijn ook een aantal subdoelstellingen:· wat minder bekende constructiesystemen memoreren· Interesse wekken voor vernieuwende architektuur

2.3 Aanpak

Binnen ABT heeft een werkgroepje bestaande uit André Jorissen, Gert Jan Rozemeier, Ronald Wenting, Jan Pieter denHollander en Walter Spangenberg zich met dit onderwerp beziggehouden.

Na een onderzoek naar opmerkelijke voorbeelden (hoofdstuk 3) wordt in hoofdstuk 4 kort ingegaan op de mogelijk inaanmerking komende constructiematerialen. Bij deze materialen wordt ingegaan op nieuwe ontwikkelingen enmogelijkheden. In hoofdstuk 5 wordt gekeken naar voorkomende constructiesystemen en wordt een analyse gemaaktwelke constructie systemen zich mogelijk lenen bij de Blob architectuur. In hoofdstuk 6 wordt dan ingegaan op allefacetten (ontwerpaspecten) die bij deze architectuur een rol spelen en wordt ingegaan op oplosstrategieen.In dit hoofdstuk wordt door middel van een aantal statements een resumé gegeven.

2.1 Probleemstelling

Wat zijn, bij het ontwerpen van blobs, de specifiekeontwerp-aandachtspunten en is er een oplosrichtingvanuit de constructie aan te geven.


6

3.1 Ruimte-ervaring in de loop der tijdDe architectuur van gebouwen is een direct afgeleide vande heersende tijdsgeest, opvattingen en denkbeelden enstand van de techniek van een bepaald tijdperk. Door dedigitalisering, die in het laatste deel van de 20e eeuw isingezet, leven we nu in het digitale tijdperk. Door dezerevolutie is naast de reëele ruimte-ervaring een heel andereruimte-ervaring tot stand gekomen, namelijk de virtueleruimte-ervaring. De hedendaagse architectuur speelt hierop in door het ontwerpen van ongekend vrij vormgegevengebouwen. In een korte beschouwing zullen hierna enkeleruimte-ervaringen worden neergezet en bekeken hoe dearchitectuur hier op reageert. Het vertrekpunt voor dezebeschouwing vormt de ruimte-ervaring in deMiddeleeuwen.

Ruimte-ervaring Middeleeuwen gericht op God en de vorst.

De gedachtewereld van de “donkere” Middeleeuwen wasvoornamelijk gericht op het hiernamaals, het leven opaarde stond toen dan ook in het teken van het leven na dedood. Naast de goddelijke wereldorde was de wereldgericht op de vorst die aan de top van de piramide vanhet feodale stelsel stond. Deze gerichtheid op zowel dereligie en de heersers op aarde bepaalden de destijdsheersende ruimte-opvatting: een ruimte met daarin Goden de vorst als centrum. Het resultaat van deze centraalgerichte oriëntatie zijn de omvangrijke kathedralen enpaleizen met al hun pracht en praal die in het midden vande gemeenschap staan.

Ruimte-ervaring Renaissance vanuit ieder individu.In de Renaissance ontstond een nieuw wereldbeeld dooreen heroriëntering op de geestelijke verworvenheden vande klassieke oudheid, waarin de mens centraal stond. Deafnemende gerichtheid op God en de vorst, en deobservatie van de wereld vanuit het individu kan wordengezien als een decentralisatie van de Middeleeuwsecentrale ruimte-opvatting. Het gevolg is eenruimteopvatting die uitgaat van een 3 dimensionaalassenstelsel waarvan de oorsprong en de schaalwillekeurig in de ruimte bepaald kunnen worden: decentrumloze en oneindige absolute Newtoniaanse ruimte.De kritiek op een dergelijke eindeloze en centrumlozeruimte-opvatting is, dat de dingen betekenisloos wordenen dat er in de oneindigheid geen gevoel / referentiebestaat waaraan maat en schaal kunnen worden ontleend.Iedereen kent de stedebouw die wordt gedicteerd doorde alombekende technocratische rasters met witte dozenin massabouw opgetrokken volgens een veel te abstracteen modelmatige opzet (Bijlmersyndroom - rasteritis).

Soufflot, Ste. Geneviève

Superstudio (1969)“A journey from A to B”;Straten en pleinen zullenniet langer nodig zijn.

Le Corbusier (1925)Voorstel stedebouwkundig plan Parijs

3. Kader/literatuurstudie


7

Virtuele ruimte-ervaring in digitale tijdperk.

De aanwezigheid van een absolute ruimte duidt op deaanwezigheid van een relatieve ruimte. Deze ruimte, ookwel de virtuele ruimte genoemd, is gecreëerd door dedigitale revolutie die is ingezet in het laatste decenniumvan de afgelopen eeuw. Door de ontwikkelingen in deinformatiserings- en communicatietechnologieën wordt deruimte niet alleen ervaren als reëel, maar ook zoals bijbijvoorbeeld internet het geval is, als virtueel. De invloedvan deze ruimte-ervaring is reeds terug te zien in dearchitectuur. Gebouwen krijgen steeds grotereuitkragingen en moeten lijken te zweven als gevolg vande zwaartekrachtloze virtuele ruimte. Bovendien is devormgeving van het gebouw het product van dematerieloze virtuele ruimte, ongebonden aan welkeproductietechniek dan ook.

Bovenstaande omschreven ontwik-keling is goed terug te zien in dehiernaast getoonde ontwerpen vanvooraanstaande internationalearchitecten voor de prijsvraag van deuitbreiding van het Science Center inPittsburgh (USA).In dit wetenschapsmuseum kunnen debezoekers virtueel alle uithoeken vande kosmos bezoeken (van diepzee totverre planeten) en kunnen zelf met hetmerendeel van de geëxposeerdeobjecten experimenteren. Voor deuitbreiding verwachtte de directeur vanhet wetenschapsmuseum eeneigenzinnige opvatting over materiaalen techniek. Zonder uitzondering gaande architecten op dit verzoek in. In eentoelichting op het ontwerp stelt VanBerkel dat het de bezoekers moetinspireren om techniek en wetenschapte overdenken aan de hand van degedurfde technische combinaties diehet gebouw toont. Het Science Centerhoopt in 2005 haar nieuwe gebouw tekunnen betrekken. Hier zullen danongetwijfeld vele slapeloze nachten vande constructeur aan vooraf zijn gegaan.

Coop Himmelb(l)au (2000)Architectuur in de “gasfase”;ongrijpbaar voor de wetten van Newton.

Ontwerp UN-studio: van Berkel en Bos

Ontwerp Daniel Libeskind

Ontwerp Jean Nouvel

Ontwerp Bernard Tschumi

inzendingen prijsvraag

Uitbreiding Science Center, Pittsburgh (USA)


8

3.2 Experimenten in het verleden en wat brengt de toekomst?Dat architecten de wildste vormen willen realiseren is nietecht iets nieuws of van deze tijd. Ook in het verleden wildenarchitecten vaak het “onmogelijke” realiseren. Vaak wasdit een reactie op bepaalde maatschappelijke oftechnologische ontwikkelingen; het geloof in devooruitgang. Zonder al te ver in het verleden terug te gaan,zullen in deze paragraaf een aantal spraakmakendevoorbeelden van vrije vormgeving de revue passeren dieallen in de afgelopen eeuw zijn ontworpen. Fascinerendhierbij is de confrontatie tussen architectuur enbouwtechniek.

Na de 1e wereldoorlog ontwierp Erich Mendelsohn op detelegrafenberg in Potsdam de futuristisch ogendeEinsteintoren. De sculpturale toren met de spiegels op hetdak is de ingang voor de onderzoekers en het licht vaneen observatorium met ondergrondse laboratoria.Mendelsohn liep met dit ontwerp al aan tegen het grotedilemma van de betontechniek, het kisten van rondevloeiende vormen. Hoewel Mendelssohn beton als “hetbouwmateriaal van onze wil tot nieuwe vormen” zag,werden de vloeiende contouren gerealiseerd in metselwerkdat met een cementlaag overdekt werd. Tot op heden heeftde betontechniek problemen met dit soort sculpturalevormen.

Na de 1e wereldoorlog en de revolutie ontstond in de jongeSovjet-unie een nieuwe stroming in de architectuur: hetconstructivisme.Deze stroming wou de banden met het verleden brekenen was sterk gericht op de toekomst. Ditvooruitgangsgeloof samen met een sterke fascinatie voorde schier onbegrensde mogelijkheden die de nieuwebouwtechniek de architect boden, leidde tot vrijvormgegeven constructies die de zwaartekracht tartten.Veel van de ontwerpen zijn nooit uitgevoerd aangezien detechnische en financiële mogelijkheden van die tijd beperktwaren en het politieke klimaat instabiel was.Tatlins ontwerp van een 400 meter hoog monument voorde Derde internationale uit 1919 –2000 was een van deberoemde projecten uit deze tijd. De toren bestaat uit tweemet elkaar vervlochten spiralen van vakwerken,waartussen 4 grote transparante volumen (cilinder,piramide, cilinder, halve bol) zijn opgehangen, die elk metverschillende oplopende snelheden ronddraaien. Door dewerkzaamheden van Sovjetinstanties in het monumentonder te brengen en door de plastische en transparantevormgeving zou het monument, indien het gebouwd was,niet alleen een revolutionaire bouwwerk van hetconstructivisme zijn geworden, maar zou het nog meereen een representatie van de revolutie en de met haarverbonden nieuwe orde van Sovjet-Unie zijn geweest.

Vladimir Tatlin (1919)Monument van de 3e Internationale

Simbirtsjev (1922-1923)Ontwerp voor zwevend restaurant

Erich Mendelsohn (1920-1921)Einsteintoren, Potsdam (Dld.)


9

In de jaren ‘50 en ‘60 van de vorige eeuw ontstonden erdoor de ontwikkelingen in de betontechnologie(spantechnieken) veel organische sculpturale gebouwen.Bovendien was er bij de architecten de wil om eenbouwwerk meer als een beeldhouwwerk te behandelen.Een zeer geslaagd voorbeeld hiervan is Frank LlyodWright’s Guggenheim museum in New York. Dit gebouwbestaat uit een neerwaartse spiraalvloer, die detentoonstellingsruimte in het museum vormt. Despiraalvloer dient constructief tevens als uitkraging omde krachten uit de wand erboven en de vloer over tedragen aan de onderliggende spiraalwand.

Het in 1973 voltooide Opera House in Sydney, ontworpendoor de Deense architect JÆrn Utzon en de ingenieursvan Ove Arup, was aanvankelijk veel vrijer vormgegevendan uiteindelijk gerealiseerd is. Dit is goed te zien in dehiernaast weergegeven figuren. Het gebouw gekenmerktdoor de alombekende karakteristieke schaaldaken, alszijnde een aaneenschakeling van opbollende zeilen, legtde link tussen het water en het vaste land. De “willekeurige”configuratie van de schaaldaken in het schetsontwerp isvanwege de constructieve en uitvoeringstechnischeredenen veranderd in een serie van aaneengeschakeldeschaaldaken in het definitieve ontwerp. De geheledakconstructie is uitgevoerd in prefab betonnenelementen. Constructief gezien werken de schaaldakenniet als schalen, vanwege het feit dat de krachtsafdrachtin hoofdzaak in één richting plaats vindt i.p.v. de ruimtelijkekrachtsafdracht bij zuivere schaalconstructies. Deschaaldaken kunnen constructief dan ook eigenlijk meerworden gezien als geschakelde spitsbogen. Om demaatvoering beheersbaar te maken zijn de “schalen”geometrisch gedefinieerd als driehoekige uitsnedes vaneen bolvlak, een geometrische vorm. Het gebouw is in deloop van de tijd het gezicht van Sydney geworden. Dekosten voor dit project zijn destijds behoorlijk uit de handgelopen: een overschrijding van de aanneemsom metmaar liefst 700%!

Een ander beroemd project was El Lissitzky’s ontwerpvoor horizontale wolkenkrabbers voor nieuwestedenbouwplannen in Moskou. Ook in dit ontwerp komtde fascinatie voor de techniek en het vooruitgangsgelooftot uiting. Net als Tatlin’s monument is het ontwerp nooituitgevoerd.

Frank Llyod Wright (1956-1959)Guggenheim museum, New York

Jorn Utzon (1920-1921)Opera House in Sydney

El Lissitzky (1923-1926)Ontwerp wolkenbeugel, Moskou


10

Wat brengt de toekomst?De virtuele wereldbeleving met de daarbij behorende stijl vaneen vrije organische vormgeving zal in de nabije toekomststeeds sterker en vaker tot uitdrukking komen in de ontwerpenvan gebouwen. De vormen zullen steeds organischer endynamischer worden, zoals in de futuristische wereldbeeldenworden geschetst. Deze evolutie geldt niet alleen voor debouwwereld, ook in andere sectoren zoals in de auto-industrie,consumenten-electronica, vliegtuigindustrie tonen deontwerpen steeds meer vloeiende, dynamische contouren. Dedrive tot het moderne en de grenzen te verkennen van detechniek is gedurende het industriële tijdperk altijd aanweziggeweest en in zoverre niets nieuws.Nieuw in het geheel is de centrale rol van de computer. Naastde door de computer gecreëerde virtuele wereld en de daarbijbehorende ervaringen is er het gebruik van de computer inhet bouwproces. Deze zal in de toekomst op alle fronten steedsmeer een centrale rol innemen.De invoering van de computer in het ontwerpproces heeftgeleid tot andere ontwerpmethodieken bij met name de cyber-architecten. Waar vroeger het ruimtelijke voorstellings-vermogen van de architect het ontwerp bepaalde en hetontwerp in zijn hoofd helemaal werd opgebouwd, staat bijcyber-architecten de computer en de daarbij behorende soft-ware centraal in het ontwerpproces. Deze laatste benaderingvraagt een volstrekt andere benadering van de architect. Decyberarchitect stuurt de computer in het proces en kan daarbijkiezen afhankelijk van het softwarepakket uit een oneindigaantal mogelijkheden.In de uitvoeringsfase neemt de computer een centrale rol inwanneer gebruik wordt gemaakt van de CAD- CAM-technologie. Bij vrij vormgegeven gebouwen kunnen de kostenen maatvoering van dergelijke gebouwen zo in de hand wordengehouden, omdat in de wereld van vrije vormgeving geen enkelelement hetzelfde is, maakt de CAD-CAM-technologie hetmogelijk om toch industrieel te produceren.De realisering van technisch complexe projecten istegenwoordig mogelijk door de huidige hoge stand van detechniek die met name bepaald wordt door de essentiele roldie de computer in het proces inneemt en omdat men bereidis hiervoor te betalen. Architectuur wordt gezien referende naarhet zogenaamde Bilbao-effect. Het Guggenheimmuseumheeft, met een miljoen bezoekers per jaar, de oude vervuildeindustriestad Bilbao een enorme impuls gegeven en weer opde kaart gezet. De investering van ca. 570 miljoen gulden isondertussen al terug verdiend door de opleving van de gehelelocale economie door de komst van het museum. Hetinvesteren van steden van astronoom hoge bedragen inarchitectuur met als doel het aantrekken van toerisme, zal inde toekomst nog meer ontwikkeling van spraakmakendesuperprojecten mogelijk maken. New York investeert in hetnieuw te bouwen Guggenheim museum maar liefst een bedragvan 400 miljoen gulden en ook Rome bezint zich om de stadweer opnieuw op de kaart te zetten.

Mercedes–Benz; toekomstmodel

Frank O’Gehry;computeranimatie nieuw te bouwenGuggenheim Museum, New York

Ford Mustang; destijds o.a. populair vanwege zijnsnelle ontwerp.

Philips; consumenten-electronica


11

3.3 “Computing is about insight, not about numbers”

Werkwijze Frank Gehry & Associates (FOG/A)De basis van het ontwerp zijn nog steeds potloodschetsen en makettes. De vorm wordt niet in de computer ontworpen maar de makettes/modellen worden 3D gescand. De scans leveren punten met een X,Y en een Z coordinaat. Deze data wordt de Blob genoemd.

Conventionele CAD software kan niet overweg met deze data. Probleem daarbij is vooral de beschrijving van de vlakken tussen deze punten met NURBS.CATIA (een programma uit de luchtvaartindustrie) is in staat de vlakken te beschrijven. Het programma rationaliseert de vlakken door ze op te delen in maakbare elementen zonder daarbij de oorspronkelijke vorm aan te tasten. Wel is het zo dat Gehry de computer als een gereedschap blijft zien dat de kracht van de potloodschets niet kan evenaren.

Verder kan het programma de CAD-CAM koppeling maken zodat het computermodel met een 5 assige freesmachine uit foam kan worden gesneden en daarna door de architect kan worden beoordeeld. Gehry zegt over deze werkwijze:

“This technology provides a way for me to get closer to the craft. In the past, there were many layers between my rough sketch and the final building, and the feeling of the design could get lost before it reached the craftsman.

It feels like I’ve been speaking a foreign language, and now, all of a sudden, the craftsman understands me. In this case, the computer is not dehumanizing; it’s an interpreter.”

“I was doing this stuff anyway but I feel more confident that we can build it. It demystifies it.”

The trick in this process is to preserve the essential qualities of the initial two-dimensional or three-dimensional sketch. These qualities are easily lost, or subtly damaged, if unsuitable graphic primitives or inappropriate approximations are employed.

When Jorn Utzon first sketched the saillike roof forms of the Sydney Opera House (1956-1973), for example, he posed very difficult technical problems for the draftsmen who were to develop and precisely document a design, engineers who were to analyse it and the contractors who were to build it.Eventually these problems were solved by introducing a master-ful simplification: the free-form surfaces were approximated by triangular patches from the surfaces of spheres. It was a brilliant move but it carried a heavy penalty. The constructed building, while beautiful in it’s own way, is much stiffer and more classically geometric than the version that Utzon had originally imagined.

uit: Frank Gehry, Architect

schets Jorn Utzon

Tekening

3D scannen geprototyped model,Experience Music Center in Seattle


12

Gehry verplicht toeleveranciers en producenten om met CATIA te werken. Dit scheelt een hoop conversie problemen en fouten die kunnen ontstaan door het exporteren en inlezen van de modellen. Daarnaast scheelt het natuurlijk ook het werk van het opnieuw modelleren.Het model van de architect wordt dan het moedermodel dat de basis vormt voor de uitwerking door de andere partijen. Nadeel voor deze partijen is het aanschaffen van een kostbaar pakket en de inspanning die het kost om een dergelijk pakket te beheersen. Verder verliest CATIA zijn meerwaarde bij meer traditionele vormen.

Some architects are angry, really angry, with Frank Gehry. They see his late work as whimsical and capricious. To them, he is a seducer of the public, promoterof frivolous fashions, and a corrupting influence on impressionable young designers.

Others are envious. They admire the spatial bravura of works like the Guggenheim museum Bilbao (1991-1997), but dissmiss them as singularities made possible by uniquely indulgent clients and generous budgets. Gehry seems somehow to have slipped the constraints that bind the average architectural Joe.

But both camps get it wrong. Gehry has, in fact, found a way of designing and building that is far more in tune with the realities of our digitalizing, globalizing age than are the stale dogmas of machine age Modernism.He has created a powerful new architectural language of computer-constructed curved surfaces, nonrepeating parts, free-form composition, digital analysis, and globally distributed CAD/CAM fabrication.

William J. Mitchel in Frank Gehry, Architect (2001)uit: “Engineering a new architecture”(1996)

Het gaat over de toepassing van schalen en ruimtevakwerken.

Wie krijgt er gelijk ?

Het principe van een moedermodel dat ruimtelijk voor alle partijen de hartlijnen vastlegt kan gebeuren zonder dat allen met CATIA moeten werken. Er zijn twee manieren waarop men met het moedermodel kan omgaan:

1 Alle partijen werken afzonderlijk met hun eigen programma maar ontlenen wel hun basisinformatie aan het moedermodel. Probleem hierbij is het afstemmen van de verschillende computertekeningen. De staalleveranciers werken over het algemeen met Strucad terwijl gevelleveranciers vaak met Autocad 14 of Autocad 2000 werken. 2 Alle partijen werken aan het 3D moedermodel zelf. Daarbij heeft elke partij een bepaalde tijd tot zijn beschikking waarin hij aan het model mag werken. Daarna zal dit bewerkte model aan de volgende partij moeten worden doorgegeven. Er is een grote kans op discussie welke partij hoe lang en wanneer in het proces aan het moedermodel mag werken.

Wel geldt in het algemeen dat het werken met verschil-lende software pakketten het proces compliceert en kan vertragen wanneer de communicatie tussen de partijen moeizaam verloopt.


13

3.4 Koppeling software, Blobs, en CAM

Het is lang niet altijd het geval dat alle partijen met dezelfde software werken gedurende het hele bouwproces. Zoals aangegeven in de vorige paragraaf kleven daar ook nadelen aan. Daarom een beschouwing van het koppelen van deze software. De koppeling ligt vaak kritisch; immers wanneer de tekening eenmaal goed ingelezen is kan de gebruiker met zijn kennis van het pakket goed uit de voeten en efficient aan de slag.Er zijn verschillende typen software die gebruikt worden in het ontwerpproces.

Belangrijk is de koppeling tussen deze pakketten die geschiedt middels het importeren/inlezen en exporteren van file formaten. Nadeel is dat deze conversie altijd informatieverlies veroorzaakt; soms is dit ongewenst. Onderstaand schema geeft een voorbeeld van een koppeling tussen de verscheidene software paketten. Onder in/uit staat welke typen file formaten het programma aan kan. De gestippelde lijn geeft de koppeling zoalsgemaakt bij het stadhuis in Alphen aan den Rijn. Te zien is dat de koppeling van AutoCAD MDT 5 rechtstreeks met Esa Prima Win gemaakt kan worden. Probleem daarbij is dat het AutoCAD model dan geometrisch nauwkeurig en kloppend moet zijn. Esa Prima Win heeft namelijk beperkte mogelijkheden (=minder gebruiksvriendelijk) om de geometrie aan te passen. Vandaar een koppeling via Auto-CAD. Hetzelfde geldt voor een koppeling van Maya aan Esa Prima Win. Het programma Rhinoceros wordt alleen gebruikt om te converteren. In de volgende paragraaf een nadere uitwerking van het CAM proces.

MayaTrueSpaceLightwaveRhinoceros3D Studio Max

AutoCAD 2002MicroStationArkey.......Solid Works

High End software CAD software

Esa Prima WinTechnosoftDIANAAnsys

Reken software

Type Omschrijving

dxf kan geen NURBS beschrijven IGES kan wel NURBS beschrijvensat kan wel NURBS beschrijven

stl gebruikt voor CAD - CAM

dwf voor internetvrml voor internet (real time)

Esa Prima Win

in/uitdxfepw

DIANA

in/uitIGES

CATIA

in/uitdxf stlIGES dwg

Maya

in/uitdxf IGES

AutoCAD MDT 5

in/uitdwg dxf IGES stl sat vrml/dwf

AutoCAD 2002

in/uitdwg dxf sat stl 3ds dwf

Rhinoceros

in/uitIGES satdwg dxf

dwg

dxf

dwg,sat

dxf

IGES

IGES

dxf

IGES

Koppeling software in bouwproces


14

Voor het principe van de koppeling maakt het niet uit of het ontwerp een Blob is. Wel is een Blob een veel complexer object dan een Cartesisch volume als bijvoorbeeld een kubus. Verder is een kenmerk van een Blob vaak dat deze ont-worpen is in het software pakket en dat de informatie al digitaal aanwezig is al is dat in beginsel niet zo.

Blobs

Een belangrijk verschil is dat de vlakken van de Blob met NURBS krommen worden beschreven. Dit heeft conse-quenties voor de in te lezen file formaten uit de vorige paragraaf. Het file formaat dxf trekt tussen de Blob coordi-naten namelijk rechte lijnen en geen vloeiende krommen. IGES kan dit wel. ontwerp inlezen in AutoCAD via dxf

inlezen in AutoCAD via IGES

Esa Prima Win heeft alleen de mogelijkheid tot het inlezen van het dxf formaat. Het programma kan dus geen krommen inlezen.Bij het stadhuis zijn de gekromde profielen be-naderd door een polygon. Lastig daarbij is het vinden van een niet te groot aantal staafjes dat de kromming alsnog goed benaderd. Verder waren de knikcontroles complexer doordat het programma per staafje een knikcontrole doet. Een aantal extreem gekromde profielen zijn uit het model gehaald en apart op stabiliteit gecontroleerd.

benaderinggekromdprofiel

“Een grote hoeveelheid data die in onleesbare vorm in een database is opgeslagen zoals een plaatje of een muziekfragment”

B-spline curves are polynomial curves. While they are flexible and have many nice properties for curve design, they are not able to represent the simplest curve: the circle. To cope with circles, ellipses and many other curves that cannot be represented by polynomi-als, we need an extension to B-spline curves. A circle is a degree two curve. Let us take a look at how B-splines cannot represent it. The following are four closed B-spline curves with 8 control points. The degrees, from left to right, are 2, 3, 5 and 10. As degree increases, the “roundedness” of the curve gets better. The degree 10 closed curve is very similar to a circle; but, it is not a circle. Why should a degree two curve be represented with closed B-spline curve of degree 10?

NURBS: Motivation

To address this problem, we shall generalize B-splines to rational curves using homogenous coordinates. Therefore, we have the name Non-Uniform Rational B-Splines

Blob = Binary Large Object

Probleem bij de Blob is het beschrijven van de vloeiende vlakken tussen de punten van de data. Dit gebeurt met zgn. NURBS.


15

CAM (Computer Aided Manufacturing)De plaats van CAM software in het ontwerpproces is weergegeven in onderstaand schema.

CAD software

CAM software

Control software

Geometry file

NC program file

De NC program file geeft de machine de beweging die de freeskop moet maken d.m.v. coordinaten en eventuele rota-ties afhankelijk van het type machine. Het handmatig invoeren van deze coordinaten is zeer tijdrovend; CAM software zorgt voor een automatische generatie van deze file. Kort gezegd maakt de CAD software het ontwerp, de CAM software berekend de “toolpaths”en het NC programma laat de machine over de “toolpaths”lopen.Er is CAM software voor 2D en 3D toepassingen. Een 2D systeem is in een systeem dat een tekening inleest en en een toolpath berekent met een constante Z-coordinaat. Het genereren en combineren van toolpaths op verschillende hoogten wordt 2.5D machining genoemd. Binnen CAM software is er verschil tussen eenvoudige software (bijv. Deskproto) en zeer geavanceerde software (bijv. CATIA); deze is in staat om 5-assige freesmachines aan te sturen, optimalisaties te maken vooor zgn. high speed machining en die in staat is alle mogelijkheden van de machine exact aan te sturen. Deze software is meer bedoeld voor professionele modelmakers die een model willen met nauwe toleranties.

Binnen moderne produktietechnieken kent men het begrip producing in lots of one.Producing in lots of one is mogelijk door te produceren met behulp van CNC (Computerized Numerical Controlled) machines. Het maakt voor deze machines niet uit of ze 30 verschillende vormen uit een plaat moeten snijden of 30 dezelfde vormen mits de invoer goed geau-tomatiseerd is. Dit betekent dat men concurrerend kan werken met standaardelementen.Dit wordt aardig gellustreerd door een ouderwetse drukpers met een printer te vergelijken. Bij de drukpers kost het een hoop tijd om het ap-paraat in te stellen en produktiegereed te maken. Wanneer dit eenmaal gebeurd is kan de drukpers snel grote hoeveelheden tegen een lage eenheidsprijs produceren. Een laserprinter heeft een hogere stuksprijs maar is veel flexibeler. Deze eigenschap zorgt voor computer gestuurde “mass customisation”. Wel is het van belang om behalve naar het goed verlopen van de datastroom te kijken ook goed naar de mogelijkheden van en beperkingen van de printer te kijken; een zwart wit printer kan immers geen kleurenplaatjes

Mass customization

vorm benadert met grid geschikt voor mass customization. Het onderzoek richt zich op de knopen in het grid en het geautom-atiseerd produceren ervan (zie British Court beschrijving).

vorm benadert met grid dat gericht is op het toepassen van een standaard- element, in dit geval een vierkante plaat. Bij een plat vlak is dit nog enigszins te doen maar bij een ook in Z-richting gekromd vlak wordt dit erg complex

De fles kan uitstekend gemaakt worden m.b.v. CNC machines. Het schaakstuk echter niet simpelweg omdat de frees er niet bij kan (zie Rapid Prototyping)


16

Bij het Zollhoff kantorencom-plex heeft men een slimme oplossing gevonden voor het produceren van de verschil-lende mallen. Een rechthoekige basismal wordt opgevuld met styropor-blokken die door een 5 assige freesmachine zijn gemaakt. Na gebruik kan de styropor weer worden omges-molten en worden hergebruikt voor de volgende vorm.

Eenzelfde principe als bij beton gebruikt FOG/A voor glas. CATIA bepaald de vorm van de mal en stuurt de CNC machine aan die de verschillende mallen freest.

Karel Vollers pakt het ontwikke-len van elementen voor dub-belgekromde vlakken anders aan. Uitgaande van bestaande frames en de torsiestijfheid van de regels en stijlen wordt een standaard profiel getordeerd. De glasplaat wordt op dezelfde manier vervormd.Verder heeft hij het idee om gekromde glasplaten te maken in mallen met verstelbare com-puter aangestuurde pootjes.

Vorm A 1 bekistingselement 18 m2 betonoppervlak

Bij Vorm B zijn dus 9 maal zoveel bekistingselementen nodig hetgeen kostbaar is. Dit geldt ook voor prefab beton.

Hieronder een korte beschouwing van de toepasbaarheid van CAM voor een aantal materialen.

- beton/glas principe “producing in lots of one” zal voor beton (bij gebruik van een verloren bekisting) nog steeds erg kostbaar zijn t.o.v. gelijkvormige elementen.

Vorm B 9 bekistingselementen 18 m2 betonoppervlak

glas mockup

frezen mal

CATIA model

Dubbelgekromd glas


17

- staal/stenen beplating

Bij stalen beplating is “producing in lots of one” concurrerend. Het kost geen extra arbeid om de complexere plaatvormen uit te snijden en het materiaalverbruik blijft voor vorm A en vorm B gelijk. Wel moet de data stroom van CAD systeem naar CAM systeem precies lopen. Verder zal er meer snijverlies zijn bij vorm B. Dit kan sterk worden beperkt door een slimme opdeling van de moederplaat. Daarvoor zijn ook computerprogramma’s ontwikkeld. De inzet van CATIA voor het maken van de gekromde natuurstenen gevels van de Disney Concert Hall was erg succesvol.

groen = optimale conditiesblauw = acceptabele conditiesgeel = acceptabele conditiesrood = kromming van het vlak moet worden aangepast

Beplating EMP, Seatle (2000)De beplating is bepaald door CATIA met behulp van de mate-riaaleigenschappen (vervorm-ingscapaciteit) van het metaal. Alle plaatjes zijn verschillend ! Nieuw qua werkwijze is bij dit project dat een regelmatig grid en repeterende delen zijn weggelaten.

Hoofdkantoor Swiss Re

Een ander voorbeeld van een constructieve toepassing van pro-ducing in lts of one is het hoofdkantoor van Swiss Re in London. Een ontwerp van Lord Norman Foster. De omtrek van het 180m hoge gebouw wordt gevormd door een gevelbuis bestaande uit diagonale kolommen horizontalen en knopen (het “diagrid”). De gevel is in twee richtingen gebogen en de vorm is onregelmatig; de plattegrond start op een kleine footprint en dijt uit tot op bepaalde hoogte waarna de vorm weer versmalt tot in de top. De onregelmatigheid van de vorm brengt met zich mee dat de contructie-elementen niet uitwisselbaar zijn. Dit feit gecombineerd met weinig plek op de bouwplaats (financial district Londen) vereist een strenge logistiek.Elk van de 20 verdiepingen heeft 18 verschillende knopen . Deze worden geproduceerd met lasrobots. De Nederlandse combinatie Victor Buyck-Hollandia is verantwoordelijk voor deze constructie.Bijzonder is, rekentechnisch gezien, zogenaamd parametrisch modelleren. Dit werkt net als een gewone spreadsheet; wanneer je ergens in de invoer een waarde wijzigt zet de spreadsheet dit automatisch door naar de herberekende uitkomst. Bij een con-structie als deze is dat een must !


18

.................................................But more advanced CAD/CAM processes, as employed by Frank Gehry are far more revolution-ary; they begin to illiminate, rather than automate, traditional construction documentation. CAD/CAM steel fabrication, for example, can now be a largely paperless process that relies on transfer of digital files rather than shop drawings. .................................................

Prent uit boek met werkteke-ningen/bouwtekeningen oorlogsschepen uit de 17de eeuw. Ouderwetse blobs (?).

- hout

In de dakelementen industrie is er al een vijftiental jaren een verschuiving zich-tbaar van uitsluitend standaard elementen, vaak geprefabriceerd door een paar ‘grote jongens’ als Opstalan, Unidek of Isobouw, naar elementen voor individuele woningen. Aan de andere kant zien we toch ook nog steeds als bulk de rijtjeshui-zen, ook op de VINEX locaties, verschijnen.

Ook in hout komen steeds meer voorbeelden waarbij de vorm van vrijwel alle elementen van elkaar verschillen; een recent voorbeeld is de eivormige fabriek voor kunststofverwerking in March en Famenne (Ardennen) waar het zelfs voor een fabriek mogelijk bleek de vorm van de toegepaste spanten te variëren. Dit is mogelijk geworden door het volledig automatisch instellen van de persmallen.

Het variëren van de vorm heeft vaak ook variatie in de detaillering tot gevolg. Het prefabriceren van de details vereist bovenop de investering voor het automatisch verstellen van de persmallen een aanvullende investering voor het boren van gaten, het, onder verstek, afzagen van de elementen, etc. De mogelijkheden hierin tussen de verschillende fabrikanten van gelamineerd hout is nog vrij groot. Bijvoorbeeld, de details voor het EXPO-Dach in Hannover is gemaakt door die fabikant die er de faciliteiten voor had (o.a. Derix in Niederkrügten).

De ontwikkelingen gaan verder. Steeds meer fabrikanten investeren in geavan-ceerde apparatuur waarmee het principe “producing in lots of one” steeds beter uit de verf kan komen. Gezien de inspanningen van de industrie, zien zij in deze ontwikkeling mogelijkheden voor de toekomst.

Revolutionair ?


19

Maatvoering van Blobs1 “Nauwkeurigheid is ook maar relatief”

Nauwkeurigheid van CAD programma’s is afhankelijk van de beschrijving van de coördinaten in het floating point systeem. Floating point systeem maakt gebruik van de E-notatie. Bijvoorbeeld bij een 32 bit processor wordt 24 bit gebruikt voor het beschrijven van het getal en de laatste 8 bit voor de plaats van de komma. Rekenmachines die gebruikmaken van een floating point systeem kan je herk-enen door 10 / 3 is 3,333 als je uitkomst dan weer vermenigvuldigd met 3 is de uitkomst 10 en geen 9,999.Binnen een CAD systeem zoals GIS wordt gebruik gemaakt van een absoluut 0-punt voor bijvoorbeeld het rijksmeetnet. Dit Rijksmeetnet gebruikte 25 jaar geleden een toren in Amersfoort als nulpunt. In het kader van EEG is dit veranderd in een nulpunt midden onder de Eifeltoren in Parijs.Het is al menig keer voorgekomen dat de architect zijn eerste ontwerp tekent met als onderlegger een GIS situatie. Zonder te weten ligt het absolute nulpunt van de CAD file 500 km verder weg. Alle berekeningen worden gemaakt vanaf dit absolute nul punt. Hier ligt een cruciale fout tov. het floating point systeem: hoe groter het getal hoe groter de afwijking. Binnen het GIS is een nauwkeurigheid van 5 cm voldoende, een 32 bit systeem voldoet hier aan. Bij een bouwkundige plattegrond is een nauwkeurigheid van een 0,5 mm een must.Nauwkeurige berekeningen binnen een CAD systeem vragen dus wel zeker de aandacht om fouten te voorkomen. Titanium beplating

Guggenheim museum

Maatmodel van EXPO 2000 opgebouwd uit lagen van 30cmAfwerking EXPO 2000 met spuitbeton

Een goede methode om een eerste opzet te maken binnen een CAD systeem is het numeriek invoeren van de eerste lijnen van de systeem assen. Deze assen numeriek te kopiëren en te transleren. Hieronder kan dan in een aparte laag de situatie als onderlegger worden gelegd.Rotaties, alleen de hoog nodige uitvoeren, nooit een rotatie uitvoeren om op een andere orthogonale as entiteiten toe te voegen om daarna het geheel weer terug te roteren. Beter is om je assenkruis te verdraaien of hetgeen wat geroteerd staat in een blok of reference te plaatsen.

1een bijdrage van Carl Peter Goossen van de afdeling Bouwkunde


20

Curven

Berekeningen met Bezier, Spline’s en NURBS zijn benadering methoden. Een Bezier is een lijn die een benadering vind tus-sen een aantal ankerpunten. Spline is een methode die door de ankerpunten gaat en een begin richting heeft gekregen, terwijl de NURB op elk ankerpunt een richting kan krijgen.Alle methoden gaan uit van een benadering. Binnen het kader wat hierboven staat is de benadering van curve lijnen zeer onnauwkeurig bij verkeerd gebruik kan het oplopen tot 5 cm. Een methode om dikte te geven aan een curve lijn is de offset van de curve. Voor bijvoorbeeld de beschrijving van de constructie is een zeer onnauwkeurige methode.

Curven geven ons een nieuwe beeldvorming binnen de Architectuur, we kunnen er niet omheen. Daarom zijn er CAD systemen ontwikkeld in de auto en vliegtuig industrie die de benadering methoden binnen een aantal restricties zeer nauwkeurig kunnen berekenen. Toch is er ook een methode die wij beter kunnen gebruiken:Wanneer de vormgeving is vastgelegd in een aantal curven en driedimensionale netten is het mogelijk om het geheel te benaderen met “constructie stukjes” waar we de vormgeving ook in realiteit mee willen benaderen. Het Guggenheim mu-seum in Bilbao van Frank O. Gehry is gemaakt van titanium platen met verschillende krommen in één richting. Wanneer de constructie opbouw bekend is, is het mogelijk om daarop de verdere uitwerking te baseren.

Binnen de Cad systemen hebben we mogelijkheden qua entiteiten om alle bekende vormen van componenten te beschrijven. Van een normale lijn, plaat, blok, kegel, bol, torus of onderdelen hiervan. Deze entiteiten hebben een nauwkeurige wiskundige beschrijving. Door te denken in componenten in plaats van gehele curve vormgeving is alles in realiteit weer mogelijk.

Als voorbeeld gaan we een curve omzetten in plaatcom-ponenten.De curve wordt voorzien van punten die getransleerd zijn langs de curve met een vaste afstand van 600 mm, er zijn ook ander methoden als alle delen even groot etc. Hieroverheen worden lijnen (vectoren) overheen getrokken. Dit geeft een goede rekenkundige basis om verdere constructie te construeren. Bijvoorbeeld een kolom op de bisectrice tus-sen twee lijnen.

Ook voor de Expo 2000 in Hannover van MVRDV heeft ABT een soort gelijke methode gebruikt om de duinen vast te leggen.

1

3

4

stapsgewijze benadering van een curve door te facetteren met delen van 600mm

2


21

Rapid Prototyping

Definitie: “A proces that automatically creates a physical Prototype from a 3D CAD model, in a short period of time.”

1 LMT = Layered Manufacturing Technology Bij deze technologie wordt het model opgebouwd uit laagjes schuim of laagjes papier. Het is een additief proces. Het formaat van het prototype is in principe onbeperkt. LMT systemen zijn erg kostbaar ~ $100.000.

2 CNC machining gaat uit van het slijpen van het model uit een massief blok materiaal. Het is een subtractief proces. Desktop CNC is veel goedkoper dan LMT ~$10.000 inclusief machine. Wanneer een groter prototype gewenst is kan een externe machine van een gespecialiseerd bedrijf ingezet/aangestuurd worden.

Ook bij Rapid Prototyping is CAM software nodig zij het eenvoudige. Deskproto is er een voorbeeld van. Het is ontworpen als een toegankelijk programma dat eenvoudig te bedienen is zodat snel geproto-typed kan worden op een (in-house) CNC machine. Gestreefd is naar een black box; één druk op de knop en het model wordt 3D geprint net als een Word bestand op papier. Het programma kan STL files inlezen maar geen IGES. IGES heeft meer opties voor het maken van nauwkeurige “tooling strategies” maar het formaat is complexer en vereist een grotere nauwkeurigheid.

FOG/A gebruikt CATIA zowel om te Rapid Proto typen als om 1 op 1 de produktielijnen aan te sturen.

Onder: scannen prototype (reverse engineering)Rechts: model Zollhoff complex gemaakt met LMT

Desktop CNC machine Frezen RP model uit perspex

“If you were a Platonist you could say that it had been lurking out there all the time, waiting for it’s cultural moment to arrive.”


22

Toekomst

- Onderhoud Wat te doen bij een uitbreiding over 10 jaar ? Het inlezen van oude files in het (reken)pakket.- Speciale custom software (formfinding)- Real time rekenen een koppeling tussen VR en EPW of te wel rekenen in de 4de dimensie (verdergaand parametrisch modelleren).- Artificial Intelligence Het programmeren van de constructie/het gebouw volgens de wetten van de zwaartekracht. Zal de constructeur nog meer dan hij nu af en toe moet zijn een constructief computerdeskundige worden (zie bijlage B.7) ? Een voorbeeld hiervan werd gevonden op Discovery Channel. De computer bepaald met een aantal gegeven bouwstenen en overspanning, doorbuigingseis en sterkteeigenschappen hoe ver de uitkraging maximaal kan worden. Een ander voorbeeld is een nieuw LEGO product Mindstorms. Kinderen (?) kunnen met dit speelgoed (?) een robot/bulldozer o.i.d. bouwen die ze zelf kunnen aansturen met een computerprogrammaatje, sensoren en kleine elektromoteren.


23

3.5 Reacties vanuit de praktijk

In bijlage 1 tot en 7 zijn enkele reacties opgenomen vanuit de praktijk. Bedoelingvan deze reacties is de breedte aan te geven van de wijze hoe dit typearchitectuur ontstaat en hoe er over gedacht wordt.

In de bijlage zijn opgenomen:B.1: Willem Jan NeutelingsB.2: Lars SpuybroekB.3: Gregg LynnB.4: Harold KloftB.5: Kas OosterhuisB.6: Interview Wiljan HouwelingB.7: Interview Richard Fielt

De bijdragen zijn sterk verschillend van aard. Van kritisch sceptisch (WillemJan Neutelings) tot tamelijk zweverig (Kas Oosterhuis). Ook pretentie kan debijdragen van Lars Spuybroek en Gregg Lynn niet ontzegd worden.De bijdragen van de ABT-’ers Richard Fielt en Wiljan Houweling brengen hetgeheel dan terug naar de aarde.

3.6 Lessen in vrije vormgeving

Praten over nieuwe architectuur en vrije vormen is één. Uiteindelijk gaat hetom het bouwwerk.In de bijlage zijn een aantal voorbeelden van gebouwde, of binnenkort tebouwen architectuur met vrije vormen verzameld.De voorbeelden hebben het doel een beeld te geven van de sterk verschillendeaanpak en mogelijk te inspireren of te zien hoe het beter kan.

In de bijlagen 8 tot en met 19 zijn een aantal voorbeelden opgenomen.Naast projectgegevens wordt ingegaan op de techniek van deze projecten.

In de bijlage zijn opgenomen:B.8: Atletiekstadion ChemnitzB.9: Guggenheim museum BilbaoB10: Victoria & Albert MuseumB.11: Lloyds Cricket GroundB.12: Aegis projectB.13: Ost Kuttner apartmentsB.14: Subway TokyoB.15: Restaurant NoorderdierenparkB.16: Afvalverwerking ZenderenB.17: Paviljoen BMWB.18: Overdekking British CourtB.19: Eden Project


24

3.7 ABT en vrije vormgeving

Binnen ABT is altijd een fascinatie geweest voor ‘spannende’ vormen.De spanning kan zeer verschillend van aard zijn:

* grote vrije overspanningen spreken tot de verbeelding* fragiliteit van de constructie* bijzondere gebouwvormen kunnen een spanning geven.

Reeds in het verleden heeft ABT bij veel projecten geëxperimenteerd met vrijevormen en nagedacht over technische oplossingen. Enkele voorbeelden uithet verleden:

* Spuitbeton in Minnaert gebouw van Willem Jan Neutelings in de Uithof;* Spuitbeton in gekromde vorm van Educatorium van OMA, ook in de

Uithof;* Hyparschalen in hout bij Station in Tilburg (bijzonder lezenswaardig is

ook de ‘schalen ‘ documentatie vervaardigd door oud ABT DirecteurJan Pestman);

* Spuitbeton in uitkijkpost op de Hoge Veluwe;* Spuitbeton toegepast in de roten van bv Burger’s Desert of Burger’s

Ocean.

In de bijlagen 20 tot en met 25 zijn opgenomen:

B.20: Andrassy project (ING bank Boedapest)B.21: Stadhuis Alphen aan den RijnB.22: Terminals PotsdamB.23: Keuringsdienst van Waren ZwijndrechtB.24: Floriade HaarlemmermeerB.25: Renovatie flat Kleiburg


25

4 MATERIALEN

4.1 InleidingDe vormgeving van bouwwerken, met de zogenaamdeBLOB architectuur wellicht in zijn meest extreme vorm,wordt mede bepaald door de constructieve mogelijkheden.Deze zijn sterk afhankelijk van het toegepaste materiaal.De indruk bestaat, dat de tot op heden gerealiseerde BLOBarchitectuur is gerealiseerd met zeer traditioneleconstructies (Guggenheim Bilbao) of met een zeerambachtelijke basisconstructie waarmee de uiteindelijkeconstructie is gerealiseerd (bekisting voor de betonnenschalen in het casino Zandvoort). In al deze gevallen is deBLOB architectuur beschouwd als een esthetischeafwerking. Ons denken over het realiseren van constructiesbeperkt ons tot lineaire elementen, platen en schijven. Eenenkele keer wordt een schaal als constructief element inbeschouwing genomen. Dit leidt tot een sterke scheidingtussen vormgeving en constructie waarbij de vormgevinggerealiseerd worden met allerlei niet constructieveelementen. Misschien is dat ook wel het meest realistische.Aan de andere kant is een studie naar integratie van beidenzinvol: de constructie naar de buitenschil zoals bij deontwikkeling van hoogbouw het geval is (met het JohnHancock Center in Chicago het Alcoa Building in San Fran-cisco en het 780 Third Avenue Building in New York alsduidelijke voorbeelden).

BLOB architectuur vereist misschien een vergaandeintegratie tussen vorm en constructie zonder te vergetendat alle belastingen uiteindelijk aan moeder aarde moetenworden afgegeven.

Bij de BLOB architectuur komen veel (dubbel) gekromdeoppervlakken voor. Volledige integratie van vorm enconstructie is vertoond met schaalconstructies. Bij ABThebben we in het verleden een aantal zogenaamdehyparschalen gerealiseerd (bijvoorbeeld het station inTilburg, het station in Schiedam, de Kerk in Osdorp) [6].Een integratie van vorm en constructie is bij hyparschalenmet rechte li jnvormige elementen, in genoemdevoorbeelden van staal en/of hout, te realiseren. Indienovergegaan wordt naar andere, wellicht meer complexevormen, zijn schalen van beton mogelijk. Alleen, betonheeft een gietvorm (bekisting) nodig, welke op een ofandere manier gemaakt zal moeten worden. Wellichtmoeten we in het fabricageproces naar deautomobielindustrie kijken, waar een ‘nieuw’ model metdezelfde machine gerealiseerd kan worden alshetvoorgaande model door het vormpersen van deverschillende onderdelen op een andere wijze in te stellen.

780 Third Avenue, New York(Skidmore, Owings & Merrill) [4]

Circus te Zandvoort (Soeters) [3.]

Hyparschalen [5]


26

De aanvankelijk consequent aanwezige scheiding tussenconstructie en afwerking is wellicht nog bij de cabriolet,en zeker bij de vrachtwagen, aanwezig; bij de ‘normale’personenauto is deze scheiding verdwenen.Een van de resultaten van een dergelijke ontwikkeling inde bouw kan een bouwelement of een gietvorm voor eenbouwelement zijn. In ontwikkeling in deze richting opentmogelijkheden voor de BLOB architectuur.Een andere mogelijkheid tot integratie van vorm enconstructie is het realiseren van bouwwerken met buig-en torsieslappe oppervlakken welke in ‘willekeurige’vormen getrokken kunnen worden alvorens ze te fixeren.Na fixatie moeten de oppervlakken wel belasting kunnenworden afgedragen. Met li jnvormige elementengerealiseerde oppervlakken zijn hiervoor geschikt; eenvoorbeeld is het gebouw voor de ‘Bundes Gartenschau’welke bij toepassing van het materiaal hout (4.5) wordtbeschreven. Andere voorbeelden zijn de tentconstructies,welke door de eeuwen dienden als onderdak voornomadenvolken over de gehele wereld en waarvooruitsluitend ‘natuurlijke’ materialen als takken en gelooidehuiden werden gebruikt. Het boek ‘SHELTER’ [1] geeftvan deze tentconstructies een groot aantal voorbeelden,zoals de hiernaast afgebeelde tent van de toearegs, envan op deze voorbeelden geïnspireerde, soms meestfantastische, bouwsels.Van oppervlakken met schijven gerealiseerd is detorsiestijfheid veel groter zodat de mogelijkheden hiermeebeperkter zijn. Een destijds voor de ijsbaan in Nijmegenuitgezocht alternatief, zie 4.5, toonde aan dat er een“acceptabele” kromming van het dakvlak metzogenaamde houten stiffened panel dakelementen tebereiken is.In de voorbeelden van Capadocia (Turkije) is een zeervergaande integratie tussen vorm en constructie bereikt:uitgeholde en een wel op zeer speciale wijze vormgegevenrotsmassieven.Voorbeelden met ferrocement spreken tot de verbeelding.Sinds de zeventiger jaren hebben studies naar hetconstrueren met ruimtelijke figuren, welke wiskundig zijnte beschrijven, geleid tot een schier onuitputtelijke reeksvan mogelijke bouwvormen. Bij het beschrijven vanmogelijkheden met kunststof wordt een in Delft gebouwdvoorbeeld en de bijbehorende ‘vormtaal’ beschreven.Koepels met staafvormige draagstructuur, zoals koepelmet geodetische staafverdeling, kent, ook in Nederland,voorbeelden met staal en met hout, en sluiten dicht bijdeze ‘vormtaal’ aan.

Winkel van ferro-cement, Palm Springs[1]

Bundes Gartenshau, Mannheim(Mutschler und Partner) [5]

Tent van de toearegs [1]

Capadocia, Turkije [1]


27

De vorm van koepels is dwingend al zijn er wel allerlei‘grapjes’ mee uit te halen zoals bijvoorbeeld dezogenaamde ‘Bindo Dome’ toont, waar het topgedeelteuit de bolvorm is getrokken.Verregaande integratie van vorm en hoofddraag-constructie zal in de meeste gevallen overigens nietrealistisch, zeker als het meerlaagse bouwbetreft. Integratie in de gevel en in het dak is wellicht welmogelijk.

4.2 Staal

Staalconstructies worden meestal met walsproductengerealiseerd. Geperste platen, zoals gebruikt in deautomobielindustrie, komen niet of zelden voor. Voor hetrealiseren van complexe vormen met krommingen inmeerdere richtingen zijn geperste platen zeer geschikt.Eventueel dubbel uitgevoerd voor het verkrijgen vanvoldoende sterkte en stijfheid (sandwichelementen).Een andere optie om met staal een complexe vorm terealiseren is het vervormen van een vlak welke metkruisende strippen wordt gerealiseerd, zoals in figuur 4.2.1is aangegeven, welke op de kruisingen met een stiftvormigverbindingsmiddel zijn verbonden.

Figuur 4.2.1: kruisende strippen

Een grit zoals in figuur 4.2.1. is aangegeven is gemakkelijkte vervormen. Deze moet in de gewenste vorm wordengefixeerd via een bevestiging aan de, wellicht traditionele,(hoofd) draagconstructie. Een voorbeeld met staal meteen dergelijke constructie is onbekend(?). Een voorbeeldmet hout is het al genoemde paviljoen in de “BundesGartenschau” te Mannheim.

Bindo dome, Mineapolis [1]

Bundes Gartenschau, Mannheim(Mutschler und Partner) [5]

Forum, Tokio (Viñoly) [3]


28

Koepel van Carl Zeiss in Jena [1]

Millenium Dome, Londen (Richard Rogers Partnership) [3]

Museum of Dinosaurs, Fukui (Kurokawa) [10]

Tentoonstellingspaviljoen Aluminium Zentrale(Hannover Messe) [7]

Koepels met geodetische staafverdeling in aluminium /staal kent in Nederland voorbeelden ino.a. Geertruidenberg en Schiphol. Een van de beroemdsteen eerste voorbeelden (1922) is dekoepel boven op de fabriek van Carl Zeiss in Jena, waarbijhet lichte stalen frame diende als ondergrond voor de lateraangebrachte ferrocement. De binnenzijde van de koepeldiende als projectiescherm. Deze koepel heeft navolginggekregen in o.a. de koepel voor het planetarium in Artis(Amsterdam), welke met houten staven is gerealiseerd.

Zogenaamde tentconstructies, welke verderop kort aande orde komen, worden vaak gesteund door een stalendraagconstructie. De millenium dome in Londen is er éénvan. Ook het Museum of Dinosaurs in Fukui, Japan, is indit verband het vermelden waard.

In het kader van het realiseren van ‘willekeurige’ vormenmag het zogenaamde Exploform procédé niet onvermeldblijven. In een bak met water wordt een vlakke plaat metbehulp van een explosie op een mal (vorm) geschoten.De explosie is zo groot, dat de plaat de vorm van de malaanneemt. Grote voordeel ten opzichte van persen, ookeen mogelijke koude vervormingmethodiek, is, dat metéén mal kan worden volstaan (de contramal, welnoodzakelijk bij het persprocédé, is overbodig).Het Exploform procédé is op dit moment in studie voorhet nieuwe theater aan de Rijn in Alphen a/d Rijn. Het mogeduidelijk zijn, dat het Exploform procédé geschikt is voorhet prefabriceren van afwerkplaten, vooralsnog niet vooreen integratie van afwerking en draagconstructie.

4.3 AluminiumZuiver aluminium heeft slechte mechanischeeigenschappen. Door het ontwikkelen van legeringen zijndeze aanzienlijk te verbeteren en is het alsconstructiemateriaal toepasbaar. Evenals staal kan alu-minium in profiel worden gewalst. Meest toegepasteprofielvormen zijn de golfvorm, de trapeziumvorm en dezwaluwstaartvorm. De vormmogelijkheden vanwalsproducten beperkt worden door de beschikbarewalsen. Aangezien aluminium bij een temperatuur van450 tot 500 oC zacht en plastisch wordt, kan aluminiumworden geëxtrudeerd. Hierbij wordt het aluminium dooreen matrijs geperst. De vormmogelijkheden wordenbeperkt door de beschikbare matrijzen.

Voor aluminium lijkt het bij staal beschreven Exploformprocédé prima toepasbaar voor het realiseren van‘willekeurig’ gevormde afwerkplaten.

Voorbeeld van een aluminium constructie is hettentoonstellingspaviljoen van de “Aluminium Zentrale” opde Hannover Messe.


29

4.4 Beton

Beton is een materiaal wat gegoten wordt en daardoorogenschijnlijk een zeer geschikt materiaal voor hetrealiseren van BLOB architectuur waarbij een hoge matevan integratie tussen constructie en vormgeving bereikbaaris. Echter, voor alle gegoten vormen is een gietvorm nodig.Zo lijkt het circus in Zandvoort een voorbeeld van BLOBarchitectuur waar deze integratie is bereikt. Inderdaad: dedubbel gekromde betonnen schalen bepalen devormgeving en de draagconstructie. De houten vormen(mallen) voor deze schalen zijn zeer ambachtelijk, en metzeer veel hoofdbrekens, gemaakt (jammer dat dezejuweeltjes van vakmanschap uitsluitend als bekisting zijngebruikt).Bij de realisering van een door Frank O. Gehry futuristischkantorencomplex op het voormalige terrein van “Zollhoff”inDusseldorf is een nieuwe bouwtechniek ontwikkeld voorhet maken van gekromde bekistingsmallen. De mallen zijnvervaardigd van Styroporblokken, die op basis van CAD-gegevens door een computergestuurde freesmachine zijnuitgefreesd tot de uiteindelijke complexe vorm. Door deronde en het grote aantal afwijkende elementen was eendergelijke CAD-CAM benadering uiterst geschikt voor hetrealiseren van de bekistingsmallen. Een goede toekokmstgedachte voor de betonindustrie als het op complexevormen aankomt (zie ook paragraaf 3.3”Computing isabout insight, not about numbers”).Misschien is spuitbeton een goede optie om constructieftoe te passen als draagconstructie van blobs.

4.5 Hout

Hout in constructies wordt, evenals staal en aluminium,vaak als lijnvormig element ingezet. Voor een integratievan vorm en constructie in een BLOB ontwerp zijn dubbelgekromde elementen nodig. Het vervaardigen van dezeelementen in gelamineerd hout behoort tot demogelijkheden, projecten als Bad Dúrrheim en, meerrecentelijk, het Expo dak in Hannover tonen dit aan, al ishet vervaardigen ervan geen dagelijks werk. Nieuweproducten worden ontwikkeld waarbij houten elementenvia extrusie of zelfs via gietvormen tot stand wordengebracht. Het betreft hier composiet materialen welke voorca. 70% uit houtvezels en voor 30% uit kunststoffenbestaan. De extra mogelijkheden voor toepassing invormvrije architectuur is nog onduidelijk: zoals beschrevenbij aluminium beperken de beschikbare matrijzen devormmogelijkheden terwijl voor gietvormen mallenbeschikbaar moeten zijn, die eveneens devormmogelijkheden kunnen beperken. Aangezien demateriaaleigenschappen van deze nieuwe producten (nog)onvoldoende bekend zijn, is uitsluitend een mogelijketoepassing als niet constructieve afwerking mogelijk.

Kaiser Dome, Honolulu (Richter) [9]

Bad Dürrheim ( )

Bad Dürrheim ( )

Expodak, Hannover (Herzog + Partner)


30

Koepels in allerlei vormen zijn in hout veelvuldig gebouwd.Voor de grote koepels is een zogenaamde geodetischestaafverdeling zeer geschikt en toegepast (de grootstekoepel met houten staven tot op heden is de Tacoma domemet een grondiameter van ca. 162 m). Dezeconstructievorm, ontwikkeld door Richard BuckminsterFuller, is bij staal (de koepel in Jena) en aluminium (Kaiserdome in Honolulu) aan de orde geweest. Aangezien eendergelijke constructie veelvuldig statisch onbepaald is, kaneen aanzienlijk deel van de draagconstructie wordenweggelaten of worden vervangen door niet dragendeelementen. Dit biedt meer vormvrijheden dan dat de(dwangmatige) bolvorm doet vermoeden.

Min of meer vrije vormen kunnen worden verkregen doorhet vervormen van andere vormen, bijvoorbeeld door hetvervormen van een plat vlak. Dit vlak moet hiertoe buigslapen torsieslap zijn. Voor de ijsbaan in Nijmegen is destijdseen alternatief uitgezocht met een houten dakbedekking,waarbij de elementen als rechte (standaard) panelenzouden moeten worden geproduceerd en zonder veelproblemen op het dak de, dubbel gekromde, dakvormzou moeten kunnen volgen. Een simpel proefje, waarbijéén van de vier punten van het rechthoekige element zoverwerd opgetild, dat de overige drie punten alle nog juistcontact met de grond hielden, toonde aan dat er een“acceptabele” kromming van het dakvlak metzogenaamde houten stiffened panel dakelementen(enkelhuidige ribpanelen) te bereiken is.

Figuur 4.5.1: Het in de proef beschouwde element.

De ene hoek kon ( = 750 mm worden opgeteld alvorensde overige hoeken los van de grond kwamen.

Buckminster Fuller [9]

Kerk in Hongarij (Markovecz) [3]

Kerk in Kizhi (Rusland) [1]


31

Tot slot worden nog drie afbeeldingen getoond van methout gerealiseerde opvallende projecten: de kerken vanPaks (Hongarije) en Kizhi (Rusland) en degraanbehandelingsfabriek in Marche-en-Famenne(België). Deze laatste eivormige koepel is gerealiseerd metparallelle ellipsvormige spanten van verschillendeafmetingen: door vergaande automatisering enmechanisatie in de productiebedrijven is standaardisatiein het ontwerp (veel dezelfde elementen) geen echtenoodzaak meer. Sinds het ambachtelijke aanbrengen vanspindels voor het realiseren van de benodigde persdrukin het lamineerproces steeds meer vervangen wordt doorcomputergestuurde hydraulische vijzels zijn veleverschillende elementen in één ontwerp overigens geenprobleem. Veel verschillende elementen vereisen echtertevens vele verschillende aansluitdetails. De nodigeinvestering in computergestuurde machines voor deprefabricage van deze details is hier en daar gedaan; deverwachting is dat veel bedrijven volgen.

4.6 Glas

De vormvrijheid met glas is gering al kunnen er dubbelgekromde oppervlakken, zie de autoruiten, mee wordengerealiseerd.Glas is een enorm sterk materiaal. Het brosse breukgedragbeperkt echter de toepassingsmogelijkheden. Om dezereden blijven de toepassingen waarbij het materiaal optrek (buigtrek) wordt belast beperkt. Toepassingen waaropeen belasting op zuivere druk maatgevend is, zijn meervertoont. Ook in het geval van zuivere druk is devormvrijheid beperkt, aangezien spelen met vormen totgevolg heeft dat de druklijn niet met de vorm overeenkomten het glas op buigtrekspanningen belast zal worden.Verder onderzoek is noodzakelijk.

4.7 Textiel

Textiel lijkt een ideaal materiaal voor de BLOB architectuur.Zonder al te veel moeite kan textiel tussen randen wordengespannen. Afhankelijk van de vorm van de randen wordtaan het af te spannen oppervlak een vorm meegegeven.Complicerende factor is, dat de vorm van het textieltoegesneden moet zijn aan de vorm van de omrandingomdat anders het vlak niet mooi strak kan wordenafgespannen. Voorbeelden zijn de al genoemde milleniumdome in Londen en het museum of dinosaurs in Fukui.Andere te vermelden voorbeelden zijn hetbevrijdingsmuseum in Groesbeek, het stadium van Bari,een chemisch laboratorium in Venafro (Italië), deluchthaven van Denver en Spelerij-Uitvinderij in Dieren.

Venafro, italië (Samyn & Partners) [3]

Stadium, Bari (Renzo Piano) [3]

Bevrijdingsmuseum, Groesbeek (Croonen) [8]


32

Tentconstructies vereisen een onderconstructie van staal,hout, aluminium of een ander materiaal, die voldoendesterkte en stijfheid bezit om het geheel overeind te houden.Een bouwwerk welke deze onderconstructie niet nodigheeft, zijn de zogenaamde blaashallen. In deze hallenwordt de luchtdruk steeds een fractie hoger gehouden dande luchtdruk buiten: de constructie vereist een constantetoevoer van energie). De architectuur zou zich in hetvormgeven van deze bouwwerken kunnen uitleven zonderdat dit allerlei complicaties voor de draagstructuur totgevolg hoeft te hebben (denk aan de springkussens welkeals kermisattractie voor de kinderen overal wordenopgesteld).

4.8 Kunststof

De vormentaal en de constructieve mogelijkheden metkunststof zijn legio. Onderzoek naartoepassingsmogelijkheden met allerlei materialen zoalsbijvoorbeeld “Twaron”, “Arall” of “Glare” gaat steeds maardoor.Voor het ontwikkelen van constructievetoepassingsmogelijkheden zijn allerlei geometrischevormen geanalyseerd, waarbij vlakken van beperkteafmetingen tegen elkaar worden geplaatst. De vlakkenondersteunen elkaar en door de beperkte vlakafmetingenis het plooigedrag (stabiliteit) goed ondanks de geringedikte.Er is een soort “vormentaal” ontwikkeld, welke teruggrijptop de vijf Platonische polyeders. De met deze polyederssamen te stellen figuren worden ontwikkeld m.b.v. formules(1) en (2).

(1)

(2)

Met deze vormentaal is bijvoorbeeld een loods ontwikkeldop het terrein van het StevinlaboratoriumNummer 4 bij de subfaculteit der Civiele Techniek van deTU te Delft.

Beschrijving van de vormen,samen-gesteld met polyeders [2]

Polyeders, basisfiguren voor allerlei vormen [2](de vijf Platonische Polyeders)

Vormen samengesteld met polyeders [2]

Luchthaven, Denver (Fentress) [3]

Tetrahedron Hexahedron Octahedron Dodecahedron Icosahedron

R1 =E1

(E1n1sinn1f +cosn1f )1/n1

R2 = (E2n2sinn2f +R1

n2cosn2f )1/n2

R1E2


33

Een ander voorbeeld is de hiernaast afgebeelde ruimtelijkestructuur [1].

Dat er met kunststoffen in het verleden veel isgeëxperimenteerd maakt de hiernaast afgebeelde“constructie” met polyurethaanschuim duidelijk. Dezeexperimenten hebben vooral in de alternatieve sfeerplaatsgevonden en de duurzaamheid van dergelijkeconstructies kan worden getwijfeld.

“Woning” van de Republikeinwever [11]

Ruimtelijke structuur [1]

Bouwwerk van polyurethaanschuim [1]

Toepassingen van Arall [12]

“Is de BLOB architectuur een menselijkstreven om op een of andere wijze “het gevoelvan binding met de natuur” terug te krijgen?”

Nieuwe ontwikkelingen tonen devormstudies met Arall (met aramide-vezel), de voorloper van Glare, welkematerialen ontwikkeld zijn voor hetbouwen van vliegtuigen aan de TUDelft. De eigenschappen van dezematerialen lijken dusdanig, dat eenonderzoek naartoepassingsmogelijkheden in de(blob) architectuur gewenst is.

4.9 Ter afsluiting

Wat proberen we eigenlijk met dezogenaamde “BLOB” architectuur.Komende vanuit de natuurlijkgeleverde bescherming via natuurlijkegrotten zijn we steeds meer rationelereruimten gaan creëren waarbij rechtevormen voor de constructie de over-hand kregen. Is de BLOB architectuureen menselijk streven om op een ofandere wijze “het gevoel van bindingmet de natuur” terug te krijgen?


34

5. Constructiesystemen

5.1 Inleiding

In dit hoofdstuk worden verschillende typen constructiesystemen behandeld.Eerst wordt er in het algemeen gekeken naar de bestaande constructietypendie de constructeur voor handen heeft voor het realiseren van een bouwwerk.Ook worden hier een tweetal overzichten getoond waarin de verschillendeconstructietypen zijn onderverdeeld in categorieen. Hierbij is een greep gedaanuit de bonte verzameling van onderverdelingen die in de loop der jaren doorverscheidene mensen zijn opgesteld.Aan de hand van de eerder gevonden categorieen worden de constructies uitde blob-architectuur tegen het licht gehouden. Hieruit blijkt dat ondanks desterk 3 dimensionale vorm van blobs de toegepaste constructiesystemen vaakopgebouwd uit lineaire elementen.Vervolgens wordt er een relatie gelegd tussen de afbouwconstructie en dehoofddraagconstructie bij blob-architectuur. Hierin is getracht eenonderverdeling te vinden aan de hand van deze relatie. Hierbij wordt ook nogeven kort stilgestaan bij aspecten die spelen bij de afbouwconstructies vanblobs. Op basis van de gevonden onderverdeling wordt voor de projectenuit bijlagen B.8-B.24 nagegaan hoe er is omgegaan met de relatie tussenafbouw en hoofddraagconstructie.In de laatste paragraaf van dit hoofdstuk zal aandacht worden besteed aanrekentechnische aspecten. Hierbij zal worden stilgestaan bij de mogelijkeproblemen van 2 en 3 dimensionale rekenmodellen die gebruikt worden voorde berekening van blobs.


35

5.2 Constructiesystemen

Bij het ontwerpen van draagconstructies heeft de constructeur de keuze uit een grote verzameling van constructieveschema’s. Ieder constructiesysteem heeft zijn eigen specifieke eigenschappen en toepassingsgebied. Op basis hiervankiest de de constructeur het systeem wat het beste past binnen de opgave van het project.Ondanks de grote variatie aan bouwkundige opgaven in de nederlandse bouwpraktijk blijven de toegepaste constructiesvaak slechts beperkt tot een aantal standaard oplossingen. Een reden hiervoor kan zijn dat de economische haalbaarheidvan bepaalde constructietypen hoger is dan anderen, hetgeen weer ingegeven kan worden door de op de marktaanwezige bouwmaterialen en bouwelementen. Dit werkt in de hand dat de bekendheid met minder toegepasteconstructiesystemen afneemt. Kennis over berekenings- en uitvoeringswijze van dergelijke constructies neemt af,waardoor het effect wordt versterkt.In deze paragraaf worden de mogelijke constructiesystemen nog eens gepresenteerd. Hiervoor worden een tweetalschema’s gebruikt waarin verschillende constructietypen zijn onderverdeeld naar een aantal criteria. Er bestaan velecategoriseringen van constructiesystemen. Er worden onderdeverdelingen gemaakt naar allerlei eigenschappen alskrachtwerking, stijfheid, ruimtelijke dimensie, etc. Uit de veelvoud van onderverdelingen worden hier twee voorbeeldengegeven.

De eerste is eenonderverdeling vanconstructietypenvolgens Frei Otto. Hijmaakt onderscheidnaar lineaire, vlakkeen ruimtelijkesystemen en naarkrach tswerk ing ,n o r m a a l k r a c h t ,buiging of een com-binatie van beide.

Het tweede schemais naar Büttner/Hampe. In plaats vanonderscheid naark r a c h t s w e r k i n gwordt in dit schemade tweedeling buig-slap versus buigstijfgemaakt.


36

5.3 Constructiesystemen in blob-architectuur

In deze paragraaf worden de onderverdelingen zoals genoemd in de vorige paragraaf losgelaten op de blob-architectuur. Allereerst de ruimtelijke vorm. Opmerkelijk is dat hoewel blob-architectuur zich kenmerkt door 3-dimensionale vormen en gekromde en dubbel gekromde oppervlakken, de constructie vaak is opgebouwd uit lineaireen 2-dimensionale elementen. Oplossingen zoals in de categorie van de 3-dimensionale draagstructuren als schalenen dubbel gekromde tentdoeken komt men zelden tegen. Vaker ziet men een traditionele opbouw van raamwerken ofspanten. Door varierende spanten aaneen te schakelen worden de 3-dimensionale vormen dan benaderd. Hierdoorontstaat er wel vaak een 3-dimensionale (complexe) krachtsafdracht in de constructie.Wordt er gekeken naar de krachtswerking bij blob-architectuur, dan valt op dat vrijwel alle constructiesystemen in decategorie van hybride systemen terechtkomen. Onder hybride wordt verstaan constructietype die bij de krachtsafdrachtgebruik maken van een combinatie van buiging en normaalkracht. De krommingen van de blobvorm lenen zichenerzijds goed voor normaal- en membraankrachten. Anderszijds is, in tegenstelling tot zuiver geometrische vormen,de vorm vaak dusdanig grillig dat de systeemlijn van de constructie de druklijn niet meer kan volgen. Dit heeft totgevolg dat er naast normaalkrachten ook buiging in de constructieelementen ontstaat. Feitelijk maakt dit de toegepasteconstructie veel minder efficient in vergelijking met schalen en membranen met een zuiver geometrische vorm. Hetresultaat is dan ook vaak een zware constructie, al dan niet weggewerkt achter de afbouwconstructie. In het plaatjehieronder is voor zowel een traditioneel drie-scharnierspant als een willekeurige blobvorm de druklijn bepaald. Dit isgedaan voor een uniforme gelijkmatig verdeelde belasting en voor een asymmetrische verdeelde belasting. Opmerkelijkis dat de grootte van optredende buigende momenten in de constructie (af te lezen aan de afstand tussen systeem-en druklijn) nauwelijks verschillen voor beide vormen. Ook wordt duidelijk waarom er bijna altijd sprake is van eenhybride vorm van krachtsafdracht.Een ander criterium uit de eerder genoemde onderverdelingen is buigstijfheid. Ook hier is opmerkelijk dat ondanks datbuigslappe elementen als tentdoek makkelijk in allerlei complexe vormen te plooien zijn, dergelijke constructietypen(tot op heden) nauwelijks terugkomen in de blob-architectuur.

blob 3-scharnierenspant


37

TYPE 1De meest extreme vorm hiervan is een orthogonaleconstructie die zich binnen de blob bevindt (type 1). Deafbouw-constructie staat als het ware als een stolp overde hoofddraagconstructie heen. De hoofddraag-constructie heeft daarin geen enkele relatie met de vormvan het bouwwerk. Om deze reden zullen dergelijkeconstructies niet vaak de voorkeur genieten van architecten constructeur, de vorm wordt niet ervaren in deconstructie. Bijkomend nadeel is dat de specifiekeproblemen van de blob (hierop zal later verder wordeningegaan) worden verschoven naar de afbouw. De gevelzal in veel gevallen voorzien moeten worden van eenondersteuningsconstructie die als nog de complexe,gekromde vorm zal moeten beschrijven. Tegelijkertijd kandit gezien worden als een voordeel, immers dehoofddraagconstructie kan een eenvoudige orthogonalestructuur hebben. Een voorbeeld van een dergelijk ontwerpis het Zaadcentrum voor Bosbouw in Marche-en-Famenne,België van architect/ constructeur Philippe Samyn. Hierbijvormt een dubbelgekromde schil van houten spanteningevuld met glaspanelen de overkapping voor een drietalgebouwtjes. De gebouwtjes hebben een orthogonalewanden structuur.

Een stap verder wordt bereikt door de horizontaleelementen in het gebouw, de vloeren, de vorm van hetgebouw te laten volgen (type 2). De vloeren beschrijvenals het ware hoogtelijnen van de blob . Degevelconstructie kan van vloer naar vloer overspannen enwordt daarmee directer gekoppeld aan dehoofddraagconstructie. In de vorm van de vloer valt ookdeels de blob terug te zien, de verticale constructie-elementen daarentegen hebben nog steeds nauwelijks eenrelatie met de verschijningsvorm van het bouwwerk. Ookhier geldt dat de specifieke blobproblemen zich nietvoordoen in de hoofddraag-constructie maar wordenverplaatst naar de gevel. Hoewel in vergelijking met hetvorige type de gevel een minder op zichzelf staandeconstructie is en meer met de overige constructiedelen isgekoppeld.

5.4 Relatie hoofddraagconstructie-afbouwsysteem

Naast de indeling van blobs op de bovengenoemde criteria is ook de relatievan de constructie tot de afbouw(constructie) een interessante invalshoek.Anders geformuleerd hoe wordt de vorm gerealiseerd in de constructie ? Wordtde vorm benaderd door de hoofddraagconstructie en wordt de afbouw (gevel)direct hierop aangebracht, of staat de constructie volledig op zichzelf zonderenige relatie met de vorm te hebben. Deze vraag raakt sterk aan het probleemvan de maakbaarheid van de vorm. Hieronder is een onderverdeling gemaaktvan constructies in relatie tot de mate waarin de vorm wordt gevolgd. Tevensis hierin de koppeling gelegd met de afbouw. Dit is gedaan omdat hoe minderde hoofddraagconstructie in staat is de vorm te volgen hoe meer de afbouween op zichzelf staande constructie wordt die de vorm moet beschrijven.

TYPE 2


38

TYPE 4

TYPE 3

Als ook de verticale constructieelementen worden gebruiktvoor het beschrijven van de vorm dan ontstaat er een soortvan skelet van de blob. De constructie beschrijft de vormdoor middel van breedtecirkels en meridianen. De lineaireelementen zijn op te bouwen uit standaard constructie-elementen zoals walsprofielen en gelamineerde liggers.Deze profielen laten zich goed buigen tot de vereiste vorm.Daarmee zijn de elementen, hoewel vaak allemaalverschillende van vorm, veelal een relatief goedkopeoplossing. Dit zal één van de redenen zijn dat dit typeconstructies (type 3) veelvuldig is toegepast in de blob-architectuur. De constructie heeft een duidelijke relatie metde blobvorm, hoewel de constructie vaak wordtverborgen achter de afbouw.Net als bij het laatste type geldt voor dit type dat dekrachtsafdracht complex is. Specifiek voor dezeconstructies is combinatie van normaalkracht en buigingin de constructieelementen. De aaneen schakeling vande elementen wekt bovendien vaak een ruimtelijke afdrachtvan krachten op. Hierdoor wordt het uiteenraffelen van deconstructie in afzonderlijke delen lastig. De klassiekeopdeling in twee onafhankelijke richitngen die loodrechtop elkaar staan gaat vaak niet op. De wijze waarop deconstructie de krachten naar de fundering afdraagt is sterkafhankelijk van de verhouding van stijfheden. Hierin spelenmee de verhouding van buigstijfheid en rekstijfheid vande afzonderlijke spanten plus de onderlinge verhoudingvan de stijfheden van de spanten als geheel, gerelateerdaan een bepaalde richting. Vaak is de computeronontbeerlijk om de krachtsafdracht inzichtelijk te krijgen,met alle gevaren van dien. Waar deze problematiek vanruimtelijke krachtswerking bij de vorige twee typen zichbeperkte tot de gevelconstructie, treedt deze bij de laatstetwee typen op in de hoofddraagconstructie.

Bij het laatste type, type 4 worden de omhullende vorm ende hoofddraagconstructie geintegreerd. De constructievormt als het ware een (eier)schaal die de blobvormbeschrijft. Het toepassen van standaard elementen is nietmogelijk omdat er vanuit de industrie geendubbelgekromde plaat of schaalelementen beschikbaarzijn. Het realiseren van dergelijke elementen vergt zeerveel vakmanschap en daarmee hoge kosten. Zoals aleerder opgemerkt zal bij vergelijking met het vorige typein veel gevallen de schaalconstructie duurder uitvallen. Devoordelen van het schaaltype tov het skelettype verdwijnenbovendien wanneer met behulp van de afwerking hetskelettype een zelfde beleving kan oproepen.


39

5.5 Afbouwsystemen

In de vorige paragraaf kwam al de relatie van de hoofddraagconstructie met deafbouw naar voren. In alle gevallen, bij alle vier de benoemde typen, zal hetprobleem van de afbouw bestaan uit het realiseren van een wind- en waterdichtehuid voor een dubbelgekromd oppervlak. Zeer waarschijnlijk ligt hier dan ookde grootste uitdaging van de blob-architectuur.

De toegepaste gevelelementen zullen de blobvorm moeten beschrijven. Bekendis dat de seriegroottes in de bouw gering zijn. Dit wordt bij blobs nog eensversterkt door de onregelmatige, niet geometrische vorm van het bouwwerk.Hierdoor daalt de mate van repetitie nog sterker (bijvoorbeeld in het StadhuisAlphen a/d Rijn zijn geen twee glasplaten in de gevel hetzelfde). Het fabricerenvan unieke dubbelgekromde gevelelementen wordt hierdoor een zeer kostbare,zo niet onbetaalbare zaak.

Ten einde de ontworpen blob-vorm toch gerealiseerd te krijgen zal er gezochtmoeten worden naar alternatieve oplossingen. Een oplossing is het facetterenvan de gekromde vorm. Hoewel dit de kosten drastisch zal doen dalen heeftdeze oplossing vaak niet de voorkeur van de architect. Het benaderen van eengekromd vlak met vlakke elementen doet snel afbreuk aan de gewenste vorm.

Een andere oplossing is het toepassen van flexibele materialen en elementendie in de gewenste vorm gefixeerd kunnen worden. Dit kan door het toepassenvan vloeibare materialen die door uitharding uiteindelijk vormvast worden. Hetbekendste voorbeeld hiervan is uiteraard beton. Echter het probleem bij dezeoplossing verschuift daarbij van het realiseren van het toe te passen elementnaar het realiseren van de mal waarin het vloeibare materiaal kan wordengevormd. Feitelijk geldt voor het maken van de mal hetzelfde als hierbovengenoemd met betrekking tot het maken van unieke dubbelgekromdegevelelementen. De kosten lopen hoog op indien voor ieder element afzonderlijkeen unieke dubbelgekromde tegenvorm moet worden gemaakt.

Een andere vorm van gebruik maken van de flexibiliteit van materialen is hetbuigen plaatmateriaal. Door vlakke platen in het werk in de juiste vorm te buigen/vervormen en te fixeren kunnen de produktiekosten van de elementen wordenverlaagd. Voorbeelden hiervan zijn de titanium gevelbekleding van hetGugenheimmuseum in Bilbao en de staalplaten op het paviljoen op NeeltjeJans. Een dergelijke toepassing is ook voor lijnvormige elementen toepasbaar(het in het werk buigen van staafelementen). Daarnaast is het bij lijnvormigeelementen mogelijk een ruimtelijk netwerk van staven op te bouwen, waarbij destaven in eerste instantie scharnierend zijn verbonden met elkaar. Eenmaal inhet werk in de juiste vorm geplooid kunnen dan deze scharnieren dan wordengefixeerd (bijvoorbeeld door het aflassen van knooppunten). Een voorbeeldvan deze laatste toepassing zijn de knopen in de brug over de arena. Hoewelhet wat te ver gaat om deze vorm tot blob te benoemen toont het wel deoplossingsrichting die ook voor blob constructies toepasbaar is.

Hoewel vele toegepaste gevelelementen zijn opgebouwd uit buigzameplaatmaterialen, waarvoor bovengenoemde oplossingen uitkomst zoudenkunnen bieden, zal er vaak ook in de gevel glas worden toegepast vanwege dewens van een transparante huid. Bovengenoemde oplossingen zijn voor glazenplaten moeilijk te realiseren. Hoewel er wel ervaringen zijn met het koud buigen


40

Project Constructie Gevel

Guggenheim Museum, Bilbao type 3 gebogen titanium platen, weinig tot geen glasNatwest Media Centre, London type 4 gebogen, gelaste aluminium platen, glas vlakZaadcentrum, Marche-en-Famenne type 1 gefacetteerd, gebogen houten spanten en glasMuseum, Arnhem type 3 gebogen koperProject Eden type 4 luchtkussens (geometrische vorm)Ost Kuttner Apartmens, New Y. type 3 gebogen aluminium in mallen vervaardigdVuilnisoverslag, Zenderen type 3 gebogen staalplaatPaviljoen BMW, Frankfurt type 3 membraan, textielMetrostation, Tokyo alleen luifel - gebogen plaatmateriaal metaalachtigPresbyterian Church, New York - gevel niet gekromdEther/ I type 3 gefacetteerd, staven geen gesloten gevel

van glas zijn er tot op heden weinig toepassingen van bekend. Opvallend bijbovengenoemde voorbeelden van Bilbao en Neeltje Jans is dat in beideprojecten er nauwelijks transparante zones zijn toegepast in de gevel.Facetteren van de glasplaten lijkt tot op heden hier de enige mogelijke(economisch haalbare) oplossing. Ook in het project Stadhuis Alphen a/dRijn is er voor gekozen de glasplaten op te delen in vlakke elementen. Echterin een hoekje worden er op kleine schaal getordeerde glasplaten toegepast.De platen worden in het werk een klein beetje scheluw gebogen enafgemonteerd. Hoewel het hier gaat om slechts zeer kleine vervormingen vande glasplaten, zou dit gezien kunnen worden als kleine stap voorwaarts naardubbelgekromde transparante gevelelementen.

5.6 Projecten

Op basis van de onderverdeling zoals gevonden in paragraaf 5.4 zijn in dezeparagraaf de projecten uit hoofdstuk/ bijlage b.8 - b.24 tegen het lichtgehouden. Hierbij is ook gekeken naar de wijze waarop er is omgegaan metde gevelconstructie.


41

5.7 Rekentechnische aspecten blobarchitectuur

Zoals al meerdere malen is opgemerkt, is bij het berekenen van blob-architectuur de computer een vereiste. De sterk3 dimensionale vormen vragen om een 3D model om de berekeningen mee uit te voeren. Een aanpak waarin wordtgeprobeerd om de sterk 3-dimensionale constructie terug te brengen naar een verzameling 2-dimensionaledeelproblemen is vaak nauwelijks mogelijk. Het probleem hierbij is het in rekening brengen van de 3-dimensionalekrachtsafdracht.Een methode om toch met 2D constructies te rekenen is het verwaarlozen van de ruimtelijke werking van de constructie.Dit leidt echter vaak tot een forse onderschatting van de stijfheden van de constructie en is daarmee vaak een (te)ongunstige benadering. Voordeel is echter wel dat de constructie inzichtelijk blijft. Voor de ontwerpfase waarin men opzoek is naar een eerste afschatting van de krachtswerking van de constructie, is dit veelal een geschikte methode.Voor berekeningen in de besteks- en uitvoeringsfase zullen de resultaten echter snel te grof zijn.Een andere benadering is het proberen toch de invloeden van de 3 dimensionale werking in rekening te brengen doormiddel van het toepassen van verende ondersteuningen. Waarbij er met behulp van allerlei submodellen de veerstijfheidwordt berekend van ondersteuningen in het hoofdmodel. Dit is echter snel ook zeer bewerkelijk en de resultaten vande benaderingen zijn moeilijk te controleren. Ook het opdelen in 3-dimensionale submodellen is vaak geen oplossing,doordat het modelleren van de interactie tussen de verschillende submodellen erg lastig is.

Dit alles maakt de verleiding groot om ervoor te kiezen voor een allesomvattend 3D rekenmodel van de constructie.Ook de mogelijke koppeling met autocad waaruit relatief eenvoudig de geometrie kan worden ingelezen versterktdeze verleiding. Maar ook aan een compleet ruimtelijk rekenmodel kleven nadelen. Allereerst is het model groot enlog. Dit houdt in grote hoeveelheden elementen en belastingen en lange rekentijden. Het model wordt snel onoverzichtelijkwat het gevaar op fouten vergroot.

Verder vereist het 3D-model een grote dosis ruimtelijk inzicht en maakt een controle door middel van een simpelehandberekening moeilijk. Om inzicht te verkrijgen in het gedrag van de constructie is de computer vaak het aangewezenmiddel. Dit heeft echter de consequentie/ gevaar dat de constructeur ‘achter het model aanloopt’. Het is dan ook zaakom zeer kritisch naar de resultaten te kijken en ondanks de complexiteit een aantal controles in te bouwen.Een ander bijkomend probleem kan zijn dat de constructeur afhankelijk wordt van de ‘stabiliteit’ van het model. Onder‘stabiliteit’ wordt hier verstaan de gevoeligheid van de uitkomsten van de berekening (snedekrachten, oplegreactiesen vervormingen) voor wijzigingen in het model. Het wil nog wel eens voorkomen dat kleine wijzigingen onverwachtgrote gevolgen hebben voor de uitkomsten van het rekenmodel.

Nog een mogelijk probleem van een groot ruimtelijk computermodel is de schatting van een aantal parameters in hetmodel die niet exact bekend zijn. Voorbeelden van dergelijke onzekere invoergegevens zijn:

· E-modulus betonconstructie· stijfheid druklaag en kanaalplaten in kanaalplaatvloer· paalstijfheid· stijfheid grond· stijfheid inklemmingen (rotatieveren)

Normaliter is de remedie hiervoor de bewuste parameter dusdanig ongunstig in te schatten zodat een veilige benaderingvan het probleem wordt verkregen. Echter bij grote complexe modellen, die bovendien voor meerdere resultatenworden gebruikt (vervormingen, snedekrachten, oplegreacties), is vaak niet eenduidig te bepalen wat een ongunstigeschatting is. Wat voor het ene constructie-element ongunstig is kan voor een ander constructie-element wel eens eente positieve benadering zijn.In alle gevallen is het zaak om in een vroeg stadium inzicht te krijgen in de invloed van de verschillende onzekereparameters. Zodat in de uitvoeringsfase op basis van een stabiel model uitvoeringsberekeningen gemaakt kunnenworden. Daarnaast kunnen parameters die nauwelijks invloed hebben op de gevraagde resultaten buiten het modelgehouden worden. Een mogelijke oplossing voor fluctuerende uitkomsten tijdens de uitvoeringsfase is uiteraard deresultaten van een extra veiligheidsfactor te voorzien. Bijvoorbeeld berekende staafkrachten met 10% verhogen of bijunitychecks niet op 1,0 te toetsen maar op 0,9.


42

6. OPLOSSINGSRICHTING BLOB ARCHITECTUUR6.1 OntwerpaspectenBij het ontwerpen van blob constructies spelen vele facetten een rol. Er worden hier een aantal aspecten behandeld,die invloed hebben op het ontwerpproces.

CadCad technieken zijn onmisbaar om de vorm exact vast te leggen.Tekenafspraken over positionering aslijnen, overgangspunten en verdraaiinglijnen om de assen zijn noodzakelijk.Tevens is noodzakelijk dat de positie van de constructie direct uit de bouwkundige tekening afleesbaar is. Dezeinformatie moet in de besteksfase beschikbaar en gefixeerd zijn en in de uitvoeringsfase niet meer aan wijzigingenonderhevig zijn. De uitvoerende partijen moeten vervolgens deze (digitale) informatie gebruiken voor de maatvoeringop de bouw of voor de productie van staal of puien. Het constructietekenwerk richt zich op de principes van deconstructieve detaillering. De hoofdmaatvoering komt van de tekening van de architect.

RekentechniekenKoppeling naar de digitale informatie van de architect is een noodzaak. Deze koppeling lukt over het algemeen metEsa-Prima-Win goed.

Echter als we momenteel met de beperkingen rekeninghouden kunnen er wel enkele denkrichtingen afgeleidworden:

- denk voor de transparante delen in vlakke delen(of een gestandaardiseerd gekromd deel) en pasdeze in, in de totale opzet

- bij deze inpassing kan ook gedacht worden dat dehoofdconstructie van de blob mogelijketoleranties van gefacetteerde glazen delenopvangt. Bv een vloeiend houten spant waarin deglazen delen gefacetteerd worden ingepast.

Bouwkundige detailleringDe bouwkundige detaillering vormt mogelijk één van degrootste belemmeringen in de blob architektuur.Gekromde vlakken kunnen over het algemeen redelijkvervaardigd worden door te kiezen voor een materiaal datde krommingen van het oppervlak kan volgen (denk hierbijaan de titanium huid van het Guggenheim Museum, dekoperen huid van het Mecanoo ei in hetOpenluchtmuseum in Arnhem, of de RVS huid van deDeutsche Genossenschafsnabk van Gehry in Berlijn).Complexer wordt het als de gekromde vlakken transparantmoeten zijn. Kunststoffen zoals lexaan e.d. hebben voorduurzaam gebruik nog een aantal nadelen (bvkrasvorming) die toepassing in de weg staan. Hier zaldaarom in eerste instantie nog gedacht moeten wordenaan traditioneel glas.Glas kan in principe in twee richtingen gekromd wordenuitgevoerd. Een voorbeeld is een autoruit. Echter indienalle transparante delen uniek worden zijn de kostenbuitensporig voor één project.Karel Vollers geeft in zijn boek ‘Twist and Built’ demogelijkheid van een getordeerde glazen plaat. Echterdit is een beperkt bouwsteentje om een dubbel gekromdtransparant vlak mee uit te voeren.

DG Bank Berlijn

Renzo Piano, Kansai Airportindeling gevelelementen

De constructie is zeereenvoudig: parallelgeplaatste stalenspanten gewalst in degewenste vorm.De constructie wordtvolledig aan het zichtonttrokken. Aan debinnenzijde wordt deconstructie met houtbekleed, aan de buiten-zijde met RVS platen.Door de koppen slankte houden is de con-structiezwaarte feitelijkonbelangrijk geworden.


43

Onderhoudsapecten/ DuurzaamheidsapectenDit aspect behoeft aandacht in het ontwerp en de detaillering.Aandacht vraagt de geconcentreerde vervuiling door watervoering langs degevel.

Beheersing uitvoering/ logistiekDe maakbaarheid speelt een grote rol bij deze architectuur. De architect enconstructeur moeten een goed doordacht plan hebben en presenteren inzake:- montagevolgorde- tolerantieopvang- gevolgen vervormingen.

ProcesSoms wordt gedacht dat bij blobs de vorm altijd een hard gegeven is.De noodzaak hiertoe is niet aanwezig. Mogelijk kan het wel zo zijn dat eenbelangrijke rol zal spelen om de gewenste vorm te realiseren.Echter het ontwerpproces is vergelijkbaar met een normaal ontwerpproces.Er mag gesteld worden dat de binnen ABT gestelde werkwijze waarbijmogelijkheden inzichtelijk worden genaakt en gezamenlijk bewust tot keuzeswordt gekomen ook hier van toepassing is. Zie het schema.

Synergie tussen architect en constructeurSynergie is onmisbaar. Een dialoog vanaf de start van de ontwerpfase isgewenst. Op elkaar ingespeelde teams van architect en constructeur zijnnoodzakelijk. Een goede terugkoppeling naar opdrachtgever enprojectmanagement inzake de te nemen ontwerpbeslissingen wordt tevensals een noodzaak gezien. Echter alleen de integrale benadering is onvoldoende.Productkennis, gedrevenheid en innovatief vermogen zijn nodig om dezeontwikkeling verder te brengen.


44

KostenaspectenDe kosten van dit type architectuur liggen hoger dan gebouwen met meerrechthoekige vormen.Aangezien we hier te maken hebben met de Nederlandse bouwsituatie zullende toeslagen door de architectuur altijd in de hand gehouden moeten worden.Ter vergelijk: voor de totale bouw van Stadhuis Alphen aan de Rijn bedraagtaanneemsom ca f 2500 /m2. Voor de bovenbouw van het palet ca f 3000 /m2-f 3500 /m2.

Bedreiging blob architectuurEr zijn een aantal bedreigingen:- doordat bouwkundig er weinig ontwikkeling plaatsvindt blijft de vertaling

van het vloeiende ontwerp naar een werkelijk plastische uitvoering achter(momenteel lijkt hierin een inhaalslag zichtbaar vanuit de producerendebranche en de architecten)

- de uitvoering is huiverig voor dit type architectuur waardoor deuitvoeringskosten onbeheersbaar hoog oplopen (door risico reserveringvoor de beperkte mate van repetitie en de onbekendheid).

- door slechte uitvoering van de details ontstaan er vanuit deopdrachtgevers vooroordelen tegen blob architectuur. Opdrachtgeverswillen hierdoor deze ‘probleem’ architectuur niet.

- De verharding bij aansprakelijkheidsstelling houdt ontwikkelingen tegen.Waarom zouden we onze nek uit steken voor nieuwe ontwikkelingen.De tol die we er als adviseurs voor betalen is hoog. Beperkte waardering,veel eigen energie (of overschrijdingen op advieskosten) en een groterekwetsbaarheid bij aansprakelijkheidsstelling.Binnen ABT blijven we de ambitie koesteren, echter soms tegen beterweten in.


45

6.2 OplossingstrategieënErvaring constructieBij veel van de nu gebouwde blob gebouwen speelt deconstructie een ondergeschikte rol. De constructie wordtingezet om de vorm mogelijk te maken.Doordat de dimensie van de constructie niet ervaren wordtspeelt de constructie eigenlijk een ondergeschikte rol. Inveel van de tot nu toe geproduceerde blobs leidt dit danvervolgens tot een tamelijk ‘banale’ inzet van deconstructie.

Voorbeelden:- de vakwerkspanten in het Güggenheim Museum- de lineaire gekromde spanten in de Deutsche

Genossenschafsbank- lineaire spanten in het Paviljoen Neeltje Jans

Slankheid en magie van de constructie is toch een aspect om oog voor tehebben. Het oog kan eenvoudig misleid worden.Een fraai voorbeeld is de megabioscoop Pathé in Amsterdam Zuid van Fritsvan Dongen (+ ABT). Veel personen vragen ons hoe het mogelijk is dat er inde foyer nauwelijks constructie te zien is. De oplossing is eenvoudig.Megavakwerken in de zijgevel en voor de vloerdragende vakwerken in vloeren dak. Echter doordat de constructie nergens zichtbaar is wordt de zwaartenergens ervaren.

Guggenheim Bilbao, constructeur SOM

Pathé Arena Bioscoop

Een eenvoudiger voorbeeld is een balkonplaat op consoles. De balkonplaatwerkt als een ligger op twee steunpunten en wordt hierdoor relatief zwaar (ca300 mm dik bij een overspanning van ca 7200 mm).Echter door een staalstrip die slanker is tegen de balkonplaat aan te bevestigenwordt de aandacht naar de taalstrip getrokken waardoor de totale constructieslanker oogt. Een eenvoudige verjonging heeft een vergelijkbaar effect.


46

OplossingenVoor de constructie zijn feitelijk twee denkrichtingen mogelijk:

1. De vorm wordt als een gegeven beschouwd. De vorm wordt verkregendoor elementen die de vorm volgen en dus uniek worden vervaardigd.(voorbeelden Güggenheim, Of Stadhuis Alphen)

2. Vanuit de constructie wordt een vrijheid en tolerantie geboden omvormen te creëren. Dit komt voor uit een constructief systeem die eenbepaalde mate van vrijheid biedt. De vrijheden leveren randvoorwaar-den op waarbinnen het bouwkundig ontwerp gemaakt kan en moetworden. (Een voorbeeld hiervan is het constructiesysteem toegepastbij de Arena brug, zie ook de aparte toelichting)

Qua materialisatie komen vervolgens alle materialen in aanmerking. Echterde materialen die zich het best plastisch laten toepassen in dit type architectuurzijn:

- beton:als gebruik wordt gemaakt van spuitbeton; echter de eisen en fabricage van de mal of onderslag kunnen een belemmering vormen.

- staal:is in feite dubbel gekromd getordeerd te fabriceren. De productiekostennemen toe bij gewalste producten en bij dubbel gewalste profielen.

- hout:gelamineerde liggers kunnen in vrije vormen worden vervaardigd.Vaak is dan wel sprake van een enkele kromming.

Materialen

Systematiek Arena brugIn 1998 heeft ABT samen met architectVerburg Hoogendijk architecten hier destaalprijs voor gekregen. Het systeemwerkt als een ruimtelijke vakwerkliggerwaar vanuit de vorm een mate vanschaalwerking in zit. Het unieke van hetontwerp is dat vanuit de gekozenoplossing er een systematiek zit in deconstructie. Deze systematiek zit in deflexibiliteit van de knoopaansluitingen.Er is gekozen voor gietstalen knopendie gelast zijn op stalen gewalstespanten. Op deze knopen sluitenvervolgens buizen aan die binnen de knoop onder verschillende hoekenkunnen aansluiten en vervolgens vastgelast worden. Via deze methodiekzijn verschillende constructieve vormen te maken. In een groter verbandzou gedacht kunnen worden aan een constructie in de vorm van een soortgaaswerk. Nadat het gaaswerk in zijn vorm is gebracht worden alle (eerstscharnierende) verbindingen vastgelast waarna de vorm gefixeerd is.


47

In de hoofdstukken 4 (materialen) en 5(constructiesystemen) is ingegaan op mogelijkedenkrichtingen vanuit de mechanica die kunnen leiden tothet construeren van blobs. Aan de hand van een aantalvoorbeelden is aangetoond dat de constructie van eenaantal uitgevoerde blobs tamelijk ‘banaal’ te noemenis. De optredende krachten en excentriciteiten wordenopgenomen door grote buigconstructies, vaak in de vormvan vakwerken.In hoofdstuk 6 zijn enkele oplosstrategieën aangedragenom iets subtieler te komen tot technische oplossingen.De materialen en materiaalontwikkelingen zijn toegelichtin hoofdstuk 5, de strategie is aan de orde gekomen inhoofdstuk 6. Qua onderliggende constructietechniekenkomen de volgende principes, of een combinatie hiervanin aanmerking:

- enkelvoudige buigconstructies- meervoudige buigconstructies (zoals vakwerken)- spanwerken- schalen

De foto’s op de volgende bladzijden vormen van dezedenkwijze een illustratie. Hierbij is dankbaar gebruikgemaakt van tal van studie maquettes vervaardigd doordhr. Ing. Michel van Maarschalkerwaart. De heer VanMaarschalkerwaart is oud directeur en raadgevendingenieur van ABT.Zijn maquettes tonen aan dat blobs voor de constructeurniet bij voorbaat kopzorgen hoeven te betekenen maarook aardigheid in het construeren kunnen geven. Hetconstructeurplezier straalt af van de maquettes1.

Wel betekent het dat de architect bereid moet zijn stil testaan bij de mechanicaregels die leiden tot de maximaleslankheid van de constructie. Hoe meer die regels wordengeprovoceerd hoe minder fragiel de constructie zal zijn.

Constructietechnieken

1Deze typering staat dan ook haaks op de typering van Mick Eekhout die, vanuit de productie techniek, de blobskenschetste als “fluid architectural nightmares”.

Een samenstel van 4 hyparschalen en 4 ton-schalen, vormen een dak (of huid) constructie.


48

Combinatie van tonen hyparschalen en boogwerking in dehoofdliggers.

Een staalkaart van constructiesystemen: onderspannen liggers, op elkaarafdragende (verend ondersteunde) liggers, hyparschalen, vakwerken en…..


49

De dakhuid wordt hier gevormd door trapeziumvormige platen. Ondanks dat de stand van de ondersteuningen sterkverschillend is kan de plaat, mits voldoende torsieslap, toegepast worden.

Een combinatie van spantbogen en hyparvlakken/ schalen


50

Papendorpse brugEen prachtig voorbeeldvan een baanbrekendsysteem voor eenmoderne blob was hethelaas niet gerealiseer-de ontwerp van dePapendorpse brug(ABT/ West 8 en Hansvan Heeswijk). Het opeen springend ehagedis geïnspireerdeontwerp was construc-tief vertaald naar eenvakwerkschaal dieongelooflijk slank degewenste draagkrachten capaciteit had.

StroomdiagramBovenstaande aspecten kunnen worden samengevat in een stroomdiagramvoor het ontwerp van blob constructies. Zie het schema.

Het idee van eenconstructie metstalen netwerk-schalen ontstondbij het ontwerpvoor het dak vanhet Gelredomein Arnhem.


51

De ABT studie naar blob architectuur levert de volgende conclusies:

* de constructie bij blobs wordt sterk bepaald of de huid wel of niettransparant is.

* cruciaal is de interactie tussen constructie/ afbouw en matetransparantie.

* in de gevallen dat de huid niet transparant is speelt de constructie vaakeen ‘visueel’ ondergeschikte rol. Er wordt dan, in de huidigeuitwerkingen, gekozen voor constructies die opvallen door een grofmateriaalverbruik en eenvoudige constructiesystemen (vaak buig-liggers in de vorm van vakwerken of volle wandliggers).De constructieafmetingen spelen dan vaak geen rol omdat de ‘zwaarte’nergens wordt ervaren.

* Bij het nadenken van technische uitwerkingen van blobs kan gebruikgemaakt worden van alle mogelijke vormen vanuit de mechanica.Het meest in aanmerking vormt een combinatie van:

- buigliggers- schalen- opgespannen buigliggers (spanwerken).

* Hierbij kan qua productie uitgegaan worden van speciaalgeproduceerde elementen of van producten die geschikt zijn als basiste dienen in blob constructies. De eerste methode zal het meestgeëigend blijken.

* De producerende branche zal steeds meer inspelen om het omlaagbrengen van de productiekosten bij afnemende seriematigheid.

* Blob architectuur is kwetsbare architectuur. Kwetsbaar is:

- de geveldichting- de kwetsbaarheid voor aansprakelijkheid.

* Bij blobs mag de vorm best beïnvloedt worden door de constructie.Het is een misvatting dat de vorm altijd als een gegeven moet wordenbeschouwd. De vormmag mede bepaald worden door de constructieveinbreng.

* 3 D tekenen en rekenen is bij blob architectuur een must. Tevens isde overdracht van de informatie naar de uitvoerende branche enkoppeling aan de productietechnieken een noodzaak.Gezien de samenhang zal het werken met ingespeelde teams dekwaliteit van proces en product bevorderen.

6.3 RESUME


In de jaren tachtig maakte de avant-garde haar plattegronden in olieverf. Een lezingging toen ongeveer als volgt: op het diascherm toont de diva-architect een achterstevorengeplaatste dia van een olieverfschilderij, voorstellende een compositie vanuiteenspattende kleurfragmenten. Vervolgens wijst zij met haperende laserpen één vooréén naar de verschillende kleurvlakken, onderwijl opsommend: dit is het zwembad, ditis de lobby, dit is de garage. Twintig jaar later is de grote sprong voorwaarts gemaakt:de nieuwe avant-garde maakt zijn plattegronden in pixels. Een lezing gaat nu ongeveerals volgt: op het videoscherm toont de ster-architect een vastlopende computer-animatie,voorstellende een compositie van kleurige golven. Vervolgens wijst hij met haperendemuiskliks één voor één de kleurslierten aan, onderwijl opsommend: dit is het zwembad,dit is de lobby, dit is de garage.Een aantal vooruitstrevende architecten hebben kort voor het einde van de twintigsteeeuw hun tekentafels laten ophalen. In de daaropvolgende nachten hebben zij ijverigcomputerprogramma’s ingestudeerd. Sindsdien produceren zij opgebolde enuitgevouwen gebouwen. Uit de schoot van de computer zou als vanzelf een nieuwearchitectuur ontspringen. De nieuwe elektronische tekenmachine met zijn glijdende schaalzou de architectuur bevrijden van de vaste negentig graden-hoek van de oude tekenhaak.Het doet denken aan de Dolle Mina’s die in de jaren zeventig hun beha’s verbranddenom hun borsten de vrijheid te gunnen, waarna vanzelf een nieuwe vrouw zou verrijzen.Vijfentwintig jaar later kopen hun dochters weer massaal push-up beha’s om hunvrouwelijkheid te onderstrepen.In de cyber-architectuur wordt op dezelfde manier middel en inhoud verward.Als bewijs van de revolutionaire kracht van het computergebruik gelden de blobs envouwen die overal opdoken. Ze werden het onderwerp van congressen, boeken enartikelen. De hoofdredacteur van een gezaghebbend architectuurtijdschrift begon eencampagne ter ondersteuning. Vooruitstrevende architectuurscholen organiseerden‘paperless-studio’s’. Het niet gebruiken van papier werd de padvinders-eed van de com-puter-avant-garde. In de jaren zeventig was ‘papieren architect’ een geuzennaam voorserieuze architecten die zich bij gebrek aan opdrachten verdiepten in interessanteprojecten. Deze naam had niets te maken met een voorkeur voor papier, maar alles methet feit dat zij nauwelijks bouwden. In de jaren negentig was ‘papierloze architect’ eeneretitel voor hippe architecten die zich verdiepten in computerprogramma’s. Hetpapierloze had niets te maken met het feit dat ze alleen bouwden, maar eenvoudig methet afzweren van papier.Door deze nieuwe trend werd het gebogen gebouw voor de derde opeenvolgende keerhet merkteken van architectonische vooruitgang. Eerst was er de aerodynamische stijl,die aanhaakte bij het succes van auto en vlieguig. In het midden van de eeuw was er deatoomstijl, die de nucleaire ontwikkeling en de ruimtevaart reflecteerde (met alshoogtepunt de bikini, treffend vernoemd naar een tropische eiland voor atoomproeven).En nu de blob-en-fold-stijl, die de vooruitgang in informatica en biotechnologie volgt.Telkens lijkt het mechanisme hetzelfde: uit angst om de glamourvolle zegetocht van eennieuwe technologische ontwikkeling te missen, nemen architecten de iconen ervan over.

Uit ARCHIS: februari 2000

Blobs, pixels en push-up beha’s

Willem Jan Neutelings


Aerodynamica is gunstig voor bewegende objecten, maar niet echt nodig voor vasteobjecten. Krommingen zijn relevant voor quantumfysica en DNA-strengen, maar nietper se handig voor vloeren en wanden. Opbollende gebouwen ontstaan niet door nieuweontwerpmachines, maar in de eerste plaats omdat de architéct een specifieke vorm wil.Een nieuw ontwerpmiddel leidt hooguit tot een nieuw stilisme, maar niet tot fundamentelearchitectonische vernieuwing. Het is geen toeval dat juist de gekromde stijlen eengeneratie nadien als gedateerd en kitsch worden ervaren, die vooral de antiekhandellijken te inspireren (art-deco, jaren vijftig). De tragiek voor architecten is dat architectuureen stokoude technologie is, die gaat over zwaarte, traagheid en inertie, onder detrefzekere verzamelnaam onroerend goed. Zij ontleent haar vernieuwing niet zozeeraan de vorm-imitatie van andere technologieën, maar eerder aan de ontwikkeling vanhaar eigen bouwtechnologie en aan het vernieuwende karakter van maatschappelijkeprogramma’s. De mooiste krommingen van de eeuw zijn trouwens niet gemaakt metcomputers en pixels, maar met bravoure en vakmanschap: de nacho-dunnebetonschalen van Candela, de omgedraaide kettingmodellen van Gaudì, of het gepersteplywood van het echtpaar Eames.Een ander effect van het computergebruik is de nivellering van de architectuurpresentatie.Ooit begon het in zwart-wit, met houterige draadmodellen gemaakt in Basic of Cobol.Maar sinds de komst van stagiaires van de Nintendo-generatie, die allemaal het populaireprogramma Photoshop beheersen, geëvolueerd naar ‘miljoenen kleuren’ met gescandewolkenluchten en vrolijke figuranten. Geen enkel zichzelf respecterend architectenbureauof gemeentelijke dienst kan nu meer zonder de computer-collage. Merkwaardig genoegzijn deze sfeer-montages onderling volledig uitwisselbaar en daardoor betekenisloosgeworden. Altijd is er op de voorgrond een kortgerokte jongedame met walkman ofkortgebroekte jongeman op skateboard te zien, zoals ooit in de jaren vijftig hetonvermijdelijke fluweelboompje alle houtskool-perspectieven opsmukte. De Photoshop-collage heeft inmiddels het cliché van de verkoop-aquarel ruimschoots innietszeggendheid overtroffen.De grote belofte van de elektronische vernieuwing is het internet. Gretig bouwenarchitecten hun web-sites en hopen vol verwachting op nieuwe virtuele uitdagingen. Dewerkelijke architectonische uitdagingen die het internet oplevert zijn echter karig. Eenextra datastopcontact in de rijtjeswoning of een ergodynamisch polsbankje voor opkantoor. De spin-off van het internet zijn banale logistieke opgaven die zich afspelen opmodderige bedrijfsterrreinen: de pakhuizen van amazon.com, de sorteerloodsen vanups.com, of de standaard huurkantoren van cisco.com. De reële behuizing van virtuelehelp-desks en call-centers doet nog het meest denken aan negentiende-eeuwse sweat-shops, waar de naaimachines door computers zijn vervangen, maar de slechtbetaaldedames nog steeds elleboog aan elleboog zitten. Beter voor je oren, maar slechter voorje ogen. Niet echt de aanzet voor een nieuwe typologie, laat staan voor een nieuwearchitectuur. Gates en Jobs zijn nog altijd geen Lever of Seagram; zeep en whiskeybrengt kennelijk meer architectectonische vernieuwing dan hard- en software. Hetmooiste resultaat dat de elektronische revolutie tot nu toe voor architecten heeftopgeleverd is de ‘switch’: jonge architecten die zich tien jaar geleden omschoolden totgoedbetaalde computeradviseurs, gevolgd door een nieuwe lichting ontwerpers die nuomzwaaien tot succesvolle web-masters: de enige échte cyber-architecten.


WET GRID - the soft machine of visionAP: When you first came to Nantes in July you were very muchconcerned with proprioception while discussing these experi-ments in perception by the artists in the show.

LS: To explain something like proprioception, a neurologicalterm, it might be helpful to refer to someone like Oliver Sacks,the English/American neurologist and writer. He wrote the nowfamous book ‘The Man that Mistook his Wife for a Hat’, a compi-lation of some twenty case-studies from his practice as a neu-rologist working in New York. What I find so interesting aboutthese contemporary neurologists like Sacks, is that they are themost anti-Cartesian thinkers in the world! No Ego floating abovea Machine of flesh, waiting passively to be started up again andagain, no mind-and-body-split, but a complex system of feed-back loops, structural changes and interactions.

Now proprioception, especially to an architect, is a very interest-ing concept. It is the self-perception of the body, but it isboth blind and unconscious. It is the internal consciousnessof muscles and tendons within the whole of posture. It is com-pletely self-referential. Actually, when you lose your sense of pro-prioception (and Sacks describes such a case) you can onlyslightly make up for it by pure, conscious attention. Instead ofjust picking up your cup off the table to bring it to your mouth todrink your coffee, you would have to lock in consciously on thecup with your eyes and ‘send’ it to your lips, without taking youreyes off it. So, proprioception is nothing but your sense of move-ment related to posture. An architect would say space is outsidethe body and there lies the possibility of movement, but move-ment is first and foremost part of the structure of the body. And,even more interesting, this structure of the body is plastic, capa-ble of transforming. For instance, when you break your leg and ithas to be plastered, it may happen that when the cast is takenoff six weeks later, you’ve lost your leg. It isn’t there anymore!You have lost this capacity to move it, and when you have lostthat capacity it is not ‘yours’ anymore, you are simply no longerthe ‘proprietor’ of the leg.So movement is an abstract capacity stored in a plasticstructure of the body.

AP: What do you see as the relation between vision, body and space ?

LS: This is very much related to proprioception. Just look at whtthe museum generally is, as a structure, what any museum is forthat matter.

Column Lars Spuybroek


There is the floor, it is - as is usually the case - horizontal. Allaction takes place on this surface, all movement is planned (byarchitects) on this horizontal surface. Then there is the wall. It isvertical, perpendicular to the floor, and on it are the images, thepictures that make up the museum’s exhibition. That is the sur-face for seeing. We should always realize that this architectureis that of the Cartesian body: the part that sees is separatedfrom the part that walks. You either walk or see. Perception andaction are completely separated. The way the bricks that makeup the museum are piled on top of one another, along the vectorof gravity, is exactly the posture of standing, of the standing body.It doesn’t bend, twist, run, dance, jump, lie down or move aboutin any way - no, it is a column of flesh. You see, it is completelyrelated to not only the Cartesian split of mind and body, but alsoof subject and object, of body and world. This concept still holdsin cognitivist thinking, where the world is passively projected ontothe mind, that after some information-processing projects itsactions back onto the world.

AP: You refer to the cave image as a Vision Machine. What did the shaman see?

LS: Yes, to clarify the concept of the exhibition, I have to de-scribe two concepts of a cave. There are many more, but thesetwo are the ones that were most on my mind while I was design-ing the exhibition. One is the neurological cave of two kittens,the other the cave paintings that were studied by Jean Clottes.The first one, and I have quoted this often, is a neurological ex-periment with two kittens done in the 1960s by Held and Hein,and very well described by Varela in his ‘The Embodied Mind’. Itis not a real cave, it is more of a cylinder, a circular environmentof, let us say, 80 centimetres wide with a rhythmic pattern ofblack and white lines painted onto the inside. In the middle standsa post, and, like in a fairground, there are two gondolas hangingdown that do not reach the ground. They are attached to eachother by a crossbeam, that can rotate around the axis of thevertical pole. In both gondolas is a sweet little kitten, just oneweek old. One kitten touches the ground with its feet, the otherone does not. So, the first kitten can walk around and see, thesecond one is being moved around by the other one but sharesthe same visual experience. After two or three weeks, when allthe necessary nerves in the brain have grown more into a struc-ture both kittens are released. The first one moves around verylively and attentive, the second as if it is blind, it bumps intoeverything. Now, obviously this shows just how much movementand vision are related, how much the motor and the sensory areconnected. There is just no seeing without moving, no movingwithout seeing.

The second study I would like to refer to is one done by JeanClottes and David Lewis-Williams. They have studied cave paint-ings in the most important caves of Southern France and North-ern Spain. After the rite of passage, the spiralling tunnel, oneenters the world where real and unreal are no longer apart. Theshaman has entered this level of transformation, of metamor-phosis where he can change into a bison or a fox.


Clottes found this fantastic feature about cave painting - whichbrings it extremely close to interactive electronic art - that a lot ofthe paintings like an antelope, or the head of a bison were onlypainted half. The rest of the image was the shadow thrown onthe rock by the torch because of the specific topography of therock! They ‘saw’ with their torch half a bison here, half an ante-lope there, and ‘finished’ it in paint! That is exactly the relation-ship I would like to have between my structures and the imageson them. The structure not as a means to carry and supportthem, but a structure that lifts the image in such a way that thebody that looks at it flies in, the wall becoming a window to enterthe image.

AP: You call your Vision Machine a « wet grid ». That seems like one of your oxymorons like « deep surface ».

LS: Yes, the grid is one of the oldest tools in architecture. If anarchitect wants to create order - from that perspective - he jumpsinto his metaphorical helicopter, flies up, and drops a grid ontothe situation. It is a military action. The grid is directly connectedto the top-down view itself, and to the top-down view of orderand coherence at the same time. Now, the grid, the Greek gridis something completely different from what we nowadays call anetwork.The ‘wet grid’ is then an in-between situation, very close to «liquid crystal », where order is neither the solid-state condition ofthe crystal nor the completely liquid state of ‘free’ movement.Actually, the liquid crystal is not a half-way form between liquidand crystal but a higher form of order. Liquid does not haveenough coherence, has no holistic properties, it cannot act as awhole and on the other hand, the solid state crystal is a whole,but cannot act because it consists of only one state, so it onlysurvives in stable unchanging conditions. The wet grid means itis neither lines nor surface, dimension 1 nor dimension 2, butstrategically in-between and there it is stronger than either theone or the other. It is not neutrally half-way though, not like 1.5,as by its nature it cannot be homogenous, it must be a hetero-geneous assemblage of more dimensions. Patches of weak-ness and patches of strength together make up the hybrid ofsoftness. The softness of the grid makes it transformable, itmakes it stronger than a rigid grid because time is inherent inthe structure, points can become little knots or springs and thesprings may unfold into lines again, the lines may split up andbecome more structural, more like surface.So, I don’t draw. I’m not up there in the air dropping black linesonto the world.

AP: Wasn’t the ‘wet grid’ also connected to the research of Frei Otto?

LS: Yes, very much so. Taking roads as an example he has setup an experiment with woollen threads. First he maps all thepossible goals in a situation as pins on a board. Then all thepins are connected by woollen threads, which means you cango from every starting point straight to every end point: a gridwithout any detours. There is no hierarchy, there is no coher-ence.


LS: To recapitulate, we have started with a system of eight dou-ble-lines that can twist and bend with the forces of the vortices.These « rubbery » lines form knots and splittings. But they haveno structural capacities you can use for a built structure, theyare built to absorb perception and movement, but not gravity.Now, what usually happens is putting columns under the dia-grammatic lines, and then realize the result in form. That is theworst solution.

So when the rubber lines in the computer model were movingtowards each other and at the same moment another groupseparated, we took a ‘snapshot’ - that is absolutely a top-downaction - of a bunch of 16 lines with a certain pattern on a certainmoment.That was the moment to switch to paper modelling. We printedthis snapshot of Klee-like quivering lines onto a flat sheet of pa-per, like a drawing, and glued it to cardboard. From thereon weintroduced again 16 lines, but now made of strong thick paper,and tried to follow the twists and bends of the ink lines. But instead of trying to rebuild it as a model, we used the paper as anew way to ‘calculate’ the shape. In fact this stage is more like apaper computer. If two lines of ink (which is actually ‘cooled down’rubber) were bending in the same direction we interpreted thisas a tendency to connect, thus: we split up the paper line andhad it meet the other (with a paperclip), somewhere up in the air.Now, that is a very old structural principle, a Gothic principlewhere the vault is nothing but a surface that emerges out of asplitting of the lines, i.e. the columns. So, we were suddenly build-ing vaults! Vaults-helmets-cells that emerged out of a surfacewith zero thickness, like blisters! And of course because thewhole thing was done in the computer all the information of thecurvature was easily translatable into a milling machine that cutall the wood for us. So, as the computer was finally twisted intoa conceptual device by us, it still ended up as a very instrumen-tal machine, which is actually the whole secret.

AP: How do you then translate this system into construction? You spoke about splitting of the lines like the exampleyou gave me of the Gothic Room in the Hradshin in Prague.

In Frei Otto’s experiment a wonderful decision is thenmade: all of the woollen threads are lengthened by an ex-tra 8 to 10 %, which indicates the average amount of detouringfor all the routes. Then a little water is added to the system andthis moistening of the threads makes them stick together in cer-tain places. When the system dries up one sees an emergent,self-organized order where the lines suddenly form a networkinstead of a grid, where in some instances eight lines have stucktogether to form a thick line next to large open spots, and some-times a small scale web of thin lines into what is more a surface.Suddenly there is a hierarchy in a system, like in a liquid crystal:patches of thickness, of clear singular orientations in a sea ofthinner connections of multiple orientations - a heterogenouswhole of which the dimension floats between 1 and 2. Of coursethese are computers, Gaudí and Frei Otto have used mate-rial computers to calculate shape and structure.

Das Bauhaus, Konemann 1999


Bauen ist technisch antiquiert1. Während in industriellenProduktionsprozessen seriell gefertigte High-Tech Produkte entstehen,ist fast jedes Bauwerk ein Unikat, unter höchsten Zeitdruck “Stein-auf-Stein” gefertigt, wie schon vor Jahrhunderten.

Dass aber der Einsatz innovativer Materialien und Techniken imBauwesen nur äußerst schleppend stattfindet, hängt nicht nur mit demUmstand zusammen, dass man beim Bau von Unikaten per se immerwieder an die ökonomischen Grenzen stößt. Auch andere Gründe sindhier anzuführen: Zum Beispiel, dass Architekten und Bauingenieureimmer mehr zu Generalisten und Baumanagern ausgebildet werden,weil hochspezialisierte Ingenieure und Techniker im Bauwesenals nicht einsetzbar gelten2.Dazu kommt, dass wir es im Bauwesen im Unterschied zu anderenProduktionsbereichen mit sehr “langlebigen Produkten” zu tun haben.

Heute ist es Standard, Bauwerke planerisch dreidimensionalaufzubereiten. Der Nutzen wird zwar meist in der Steigerung der Effizienzgesehen oder in der Möglichkeit, über Visualisierungen räumlicheVorstellungen als Ergänzung oder Ersatz zum Modellbau zu gewinnen.Zunehmend entdecken Architekten auch die Möglichkeiten, über diekonsequente Anwendung der modernen Computertechnologien einenWandel der Formen herbeizuführen, während in früheren ZeitenAbweichungen von den geometrischen Grundformen immer mit neuenMaterialentwicklungen kongruierten. Beispielsweise haben plastischbildsame Materialien wie Beton oder Kunststoffe die Architekten undIngenieure in den 50er, 60er und 70er Jahren immer wieder zum freienUmgang mit den Formen inspiriert. Doch war man aufgrund fehlenderPlanungs- und Fertigungstools auf die Umsetzung von Regelflächenangewiesen.

Generell ist festzuhalten, dass die Zusammenarbeit mit denPlanungsbeteiligten von Beginn an stattfinden und sehr vielintensiver sein muss als bei “herkömmlichen” Projekten3. Denn,wer in einer Vorreiterrolle arbeitet, kann nur auf wenige Vorbilderzurückgreifen und muss Lösungswege von Grund auf neu entwickeln.Dies gilt für die Planungsbeteiligten wie für die ausführenden Firmen.Für die Tragwerksplanung stellen freie Formen nicht nur untergeometrischen, sondern auch unter statischen Aspekten komplexeGebilde dar, weshalb schon in der Vorentwurfsphase leistungsfähige“Finite-Elemente”- und “Räumliche Stabwerk”-Programme eingesetztwerden. Da es bislang keine direkten Schnittstellen zwischenanalytischer Software und CAD-Software gibt und eine manuelleEingabe der Geometrie bei Freiformkörpern nicht mehr möglich ist, giltes, unter Zuhilfenahme verschiedenster 3D-Tools, Methoden zuentwickeln, die zu einer schnellen Aufbereitung und Implementierungdes analytischen rukturmodells führen.

Tragwerksplanung im digitalen Workflow

InleidingHarald Kloft is constructeur bij Bollinger-Grohmann, een constructiebureau uit Frankfurt. Hij doet op het ogenblik eenproject met Frank O. Gehry in Herfort en heeft de constructie van het BMW paviljoen ontworpen. De plaatjes illustrerende paragraaf. Het commentaar in de kantlijn is van ing. WJ Houweling (ABT).

1produktietechnisch : ja technisch : nee

2 Waarschijnlijk is dat te kostbaar(?) In de bouw wordt snel een redelijke oplossing gezocht.

3volledig mee eens


Der wesentliche Unterschied zwischen dem Entwurf von Tragwerkenfrei geformter Baukörper und dem Prozess der Tragwerksplanung“herkömmlicher Projekte” besteht darin, dass die Handlungsspielräumesehr viel enger sind: diese werden einerseits durch denFormbildungsprozess durch die Architekten sowie andererseitsdurch die zur Verfügung stehenden formbaren Materialien undFertigungstechniken festgelegt4.

Derzeit lässt sich beobachten, dass eine generationsabhängigeÜberlagerung der Arbeitsweisen beim Entwerfen frei geformterBaukörper stattfindet, die sich zwar hinsichtlich der Entwurfsmethodikunterscheidet, aber das gemeinsame Ziel verfolgt, freie Formen zurealisieren. Frank O. Gehry beispielsweise erschafft seine Formen beimForum für Möbel, Kunst und Kultur in Herford “manuell”: Er entwirft amModell und erhält die geometrische Datenbasis über einen 3D-Scan.Bernhard Franken, Greg Lynn und andere setzen dagegen auf“artfremde Software” als Entwurfswerkzeuge: Das 3D-Modell entstehtam Computer und ein reales Modell wird im Nachgang digital überAusbelichten oder unter Zuhilfenahme von Frästechniken erzeugt. Pe-ter Cook wiederum wählt bei der baulichen Umsetzung seinesKunsthauses in Graz einen “Weg dazwischen”: Der Entwurf und dasWettbewerbsmodell wurden “manuell” geschaffen, zur Erzeugung der3D-Datenbasis wird die Form im Computer mit Hilfe von Software jedochneu generiert.

Diese verschiedenen Herangehensweisen beim architektonischenEntwurf fordern auch den Tragwerksplaner auf unterschiedliche Weiseheraus: Frank O. Gehry definiert seine Räume beim Forum für Möbel,Kunst und Kultur in Herford über die Oberflächen und legt mit Hilfe derScan-Methodik die innere und die äußere Begrenzung fest. Innerhalbdieser beiden Flächen verbleibt ein “Zwischenraum”, in welchensämtliche technischen Elemente zu implementieren sind. Darausresultiert für das Tragwerk ein bescheidener Stellenwert, weildie tragende Konstruktion ja gleichsam hinter beidenOberflächen verschwindet.

4 volledig mee eens

5 Het gebruiken van restruimte voor de constructie is NIET het goede uitgangspunt !


Im Unterschied dazu erzeugt Bernhard Franken bei den BMW-Projektenmit Hilfe seiner parametrischen Entwurfsmethodik eine digitaleUrgeometrie, indem er parametergesteuerte Prozesse mit Hilfe vonartfremder Software wie Maya von Alias|wavefront ablaufen lässt, denenphysikalische Gesetzmäßigkeiten zugrunde liegen oder die er selbstprogrammiert. Die eigentliche Form entwirft Franken, indem er denProzess an einer bestimmten Stelle anhält und die Form “einfriert”. Alsentscheidend bei dieser Art des Entwerfens bezeichnet Franken das“Freeze-Problem”: “Wann sage ich stop und friere den Prozess ein?”Da zu Beginn des Prozesses keine Formvorstellung existiert, sondernlediglich eine Prozessvorstellung, “wartet man auf die Form”. Durch diese“subjective reality” wird ein Datensatz erzeugt, der nur die äußere Hautdefiniert, diese aber wegen der Entwurfsmethodik absolut fixiert ist.

Für den Tragwerksentwurf hat dies zwei wesentliche Konsequenzen:

1. Das Tragwerk wird formal zu einem elementaren Bestandteil, weiles entweder unter der von Franken erzeugten Skin (Haut) deninneren Raumabschluss bildet oder die Skin bildet selbst dasTragwerk, das heißt, äußerer Layer (Schicht) und innerer Layersind gleich und nur über die Materialdicke definiert.

2. Da die Urform nicht veränderbar ist, kann eine Optimierung desTragwerks über Formveränderungen nicht stattfinden.

Ein weiterer Unterschied mit elementaren Auswirkungen auf dasTragwerk bei diesen unterschiedlichen Entwurfsmethodiken von FrankO. Gehry und Bernhard Franken liegt darin, dass Gehry dieGesamtkomposition beim Forum für Möbel, Kunst und Kultur in Herforddurch Addition von Einzelementen erhält, während Frankens Formenbei den BMW-Projekten immer als Einheit entstehen. Dementsprechendkönnen bei Gehry die einzelnen Tragwerksteile auch statisch entkoppeltbehandelt werden, während die von Franken kreierten Freiformkörperimmer als Gesamtstruktur zu behandeln sind.Auch Peter Cook bearbeitet beim Grazer Kunsthaus die Form als Einheit,jedoch nutzt Cook 3D-Software als skulpturale Werkzeuge, das heißt,wie bei einer Skulptur wird die Form durch digital-manuelles Bearbeitenim Computer neu geschaffen. Ziel dieser Arbeitsweise ist zwar, möglichstnah an die Urform des Wettbewerbsmodells heranzukommen, aberCook betreibt dies nicht dogmatisch, sondern mit einer gewissenFlexibilität, die es dem Tragwerksplaner ermöglicht,Tragwerksoptimierungen auch über Formoptimierungen vorzunehmen- dies natürlich in engster Abstimmung.


Neben diesen unterschiedlichen Vorgehensweisen bei derFormgenerierung definieren auch die zur Verfügung stehendenformbaren Materialien und Fertigungstechniken dieHandlungsspielräume des Tragwerksplaners.Denn bei der Suche nach Möglichkeiten, zweisinnig frei verformteOberflächen einzudecken, stößt man sehr schnell an die Grenzen derBauwirtschaft aufgrund des Nichtvorhandenseins von Materialien und/oder Fertigungstechniken sowie einem Dickicht von Bauvorschriftenund DIN-Normen.Demgegenüber lässt sich Acrylglas schon bei Temperaturen von 150ºC - 160º C thermisch umformen, wodurch sich für dieses Materialinteressante Einsatzmöglichkeiten eröffnen. Nachteilig wirkt sich hierhäufig die Brandklasse aus, da die meisten Acrylgläser als brennbarund “normalentflammbar” (B2) eingestuft sind. 2) eingestuft sind. FürBleche gibt es aus anderen Produktionsbereichen bekannteUmformtechniken, wie das Tiefziehen, allerdings ist die Anwendungdieser Techniken für den “einmaligen Einsatz” in einem Bauwerkökonomisch nicht begründbar.

Unter dieser Vielzahl von Restriktionen für frei geformte Baukörperadäquate Konstruktion zu entwickeln, setzt neben einem hohen Maßan kreativem Input vor allem die Bereitschaft voraus, unkonventionelleWege zu gehen6. Bei der Beschreibung dieser Arbeitsprozesse wirdklar, dass sich beim “digital workflow” auch die Arbeitsbereiche vonArchitekten und Bauingenieuren verweben7 und die in der HOAIgetrennt definierten Leistungsbilder verschmelzen. Dies gilt bereits fürdie Entwurfsphase, in der auch die Ingenieure am 3D-ModellLösungsvorschläge erarbeiten. Dabei müssen außer denMaterialeigenheiten auch die konstruktive Durchbildung einer gesamtenSchicht sowie die Fertigungsprozesse von Anfang mit bedacht werden.Auch in der Aufbereitung der für die Ausführung notwendigenPlanungsunterlagen ist keine klare Trennung der Disziplinen mehr zuerkennen. Bei der digitalen Ausführungsplanung werden nicht mehrWerkpläne von den Architekten und Schal- und Bewehrungspläne vonden Ingenieuren angefertigt, sondern es wird ein gemeinsames “3D-Modell” mit allen für die Ausführung notwendigen Informationenund Implementierungen erzeugt8. Dieses “3D-Modell” dient dannden Firmen als Grundlage für ihre Werkstattplanung. Im Sinne einer“herkömmlichen” 2D-Planung werden lediglich sämtliche Leitdetailsdargestellt. Interessant zu beobachten ist, dass die Firmen in dereigentlichen Werkstattplanung häufig noch den “Umweg” über diezweidimensionale Aufbereitung gehen, denn Bauhandwerk isttraditionell 2D-Werk und noch nicht auf digitale Fertigungstechnikeneingestellt.

7volledig mee eens

6volledig mee eens

8 Het is wel van belang goed verantwoordelijkheden vast te leggen !


InleidingKas Oosterhuis is een Nederlandse architect met een gelijknamig bureau in Rotterdam. Zijn bekendste werk is hetzoutwaterpaviljoen op Neeltje Jans. Op het ogenblik maakt hij het ontwerp voor het Noordhollands paviljoen op deFloriade. Daarnaast is hij gastdocent op de Faculteit Bouwkunde van de TU Delft.Oosterhuis ziet in de huidige (revolutionaire) techniek mogelijkheden om de 4de dimensie (tijd) om te zetten in een realtime geanimeerd gebouw. De constructeur zal daarbij wel op zijn honorarium moeten letten.Het verhaal is een verkorte versie van Wild Bodies dat te vinden is op www.oosterhuis.nl/

Wanneer de techniek zich meester maakt van het lichaam zal dit lichaamnooit meer dezelfde zijn. De techniek evolueert in een hoog tempo, engebruikt onze eigen lichamen als software voor de technologische lichamen.Zoals de auto de bestuurder gebruikt als software om zijn traject te rijden.Inmiddels wordt duidelijk dat de ontwikkeling van de mens niet het eindpuntis van de evolutie, de techniek neemt langzamerhand onze prominentepositie in de evolutie over en evolueert in een veel hoger tempo dan hetbiologisch leven ooit heeft kunnen ontwikkelen. Wat aanvankelijktechnologische extensies waren van het menselijk lichaam om de machtvan de mens te vergroten, ontwikkelt nu stap voor stap naar complexeemotionele instrumenten met onvoorspelbaar gedrag. De techniek wordtwild.

Ook de architectonische lichamen zijn nu doelwit van de technologischeinvasie. Deze lichamen worden onderdeel van globale netwerken, zij wordenbekabeld. De lichamen worden gekoppeld aan data-bases enprogrammeerbaar in gedrag en vorm. De lichaam-specifieke scripts voedenzich met de data uit de zich in real time opwaarderende databases. Dearchitectonische lichamen kunnen nu letterlijk geanimeerd worden.Architectuur heeft geen statisch eindbeeld meer, haar verschijningsvormwordt onvoorspelbaar als het weer. Architectuur wordt wild.

Invasion of the Body Snatchers

Laten we eerst nagaan hoe de constructeur denkt invervormingen. Iedere constructie wordt immers doorconstructeurs uitgerekend als een constructie die vervormt.De constructeur simuleert de inwendige consistentie van deconstructie en laat er krachten op los. Met behulp vantechnieken als de eindige elementen methode worden devervormingen als spanningsvelden zichtbaar. Het doel vande constructeur is steeds om de maximale spanningen niette overschrijden. Dit kan op twee manieren:

Deze tweede optie biedt interressante mogelijkheden in dearchitectuur. Ik werd op deze manier van denken opmerkzaamgemaakt door de chinees-japanse architect Shoei Yoh toenwij hem in 1985 in Fukuoka ontmoetten. Hij liet zijn Coffeeshop(Fukuoka, 1977) als een slang meebewegen met de wind.Daardoor kon hij dunner construeren en een transparanterbeeld oproepen. De bekleding van de staalonstructie moetdan kunnen meebewegen. Shoei Yoh paste hier voor deeerste uit: Integrale productontwikkeling

uitgeverij Lemna 2000

Architectuur heeftgeen statisch

eindbeeld meer

1) de constructie versterken om de vervorming tegen te gaanof

2) de constructie juist te laten bewegen


maal structural glazing toe als huid voor het gehele gebouw. De dubbeleglasplaten zijn met siliconenkit aan elkaar en aan het staal verbonden,waardoor de gehele kapconstructie inclusief bekleding zachtjes met de windmee kan vervormen. Waar mogelijk (of niet storend) kan het gebouw passiefmet externe invloeden meebewegen. Belangrijk is dat het gebouw kan blijvenvervormen na de ontwerpfase. In het geval van de Coffeeshop gaat het omeen passieve vervorming onder invloed van uitwendige krachten die op hetgebouw inwerken. Met behulp van nieuwe technieken als streamingrekenmethoden kunnen we nu constructies bouwen die zich in real timevervormen. De directe koppeling aan de real time calculus biedt demogelijkheid de constructie vele keren per seconde door te rekenen en zijncomputergestuurde onderdelen aan te passen. De constructie blijftvervormen, de constructeur is niet klaar wanneer het gebouw een keeruitgerekend is. De constructeur wordt een procesbegeleider.

Over de computer

Greg Lynn beschouwt zijn computer als een troeteldier dat getemd en gefoktis. Het troeteldier computer biedt zowel discipline als onverwacht gedrag inhet ontwerpproces te beiden, en ik ben het dan ook volledig eens met GregLynn wanneer hij stelt dat de architect een intuitie moet ontwikkelen in hetgedrag van computer-ondersteunde ontwerpsystemen en de wiskunde dieer achter schuilgaat. Maar tegelijkertijd voegt Lynn er aan toe dat hetelectronische troeteldier nog geen menselijke intelligentie bezit. Misschienschuilt hierin toch een belangrijke denkfout. Het troeteldier computer zalnamelijk nooit menselijke intelligentie bezitten. Terwijl de mens denkt metde snelheid van chemische processen, verwerkt de computer informatiemet de snelheid van het licht.Laten we vervolgens eens kijken hoe de gebruikers zich kunnen verhoudentot deze zelfbewuste machines. Er bestaat, al vanaf de uitvinding van demeest primitieve machine, een uiterst complexe interactie tussen gebruikersen machines, zo ook tussen gebruikers en gebouwen. Machines zijnenerzijds de verlengstukken van het menselijk lichaam, anderzijds doorlopenzij hun eigen evolutionair proces waar de mensen niet de baas over zijn. Dehuidige computer kan beschouwd worden als een extern brein dat via eenhersenen-arm-hand-vinger combinatie geactiveerd wordt. Onze hersenenopereren, in dit begin van het digitale tijdperk, als programmatisch deel vanhet wereldomvattend netwerk van internet.

Gebouw als push-and-pull medium

Het internet functioneert als een gigantisch wereldomvattend hersenstelsel.Ik denk dat het productief is om dit stelsel als een nieuwe real time biotoopvan het leven te beschouwen.Naast het duidelijke voorbeeld van het internet, gaan eigenlijk alle vormenvan productie langzamerhand over op soortgelijke gedistribueerdesystemen. Iedere moderne multinational bestaat nu feitelijk uit een netwerkvan vele kleinere bedrijven, verspreid over de wereld.Wat heeft dit voor invloed op het bouwen en de architectuur? We zienbijvoorbeeld al de productie van bouwmaterialen veranderen van lineaircentraalgestuurde extrusieprocessen naar programmeerbare datagestuurde

ww.warnerbros.com

de constructeurwordt een

procesbegeleider


transformatieprocessen. Het bouwen en daarmee de architectuur bevrijdtzich uit zijn statische harnas. Ook gebouwen gaan deel uitmaken vangedistribueerde netwerken, in de ontwikkelingsfase, in het productieproces,en vooral ook tijdens hun functioneren als informatieverwerkend lichaam.Het ontwerpen van gebouwlichamen wordt een datagestuurd proces en delevensloop van de gebouwlichamen wordt direct gekoppeld aan dedatabases. Er komt een communicatie in real time op gang tussen deverschillende datagestuurde en dataverwerkende lichamen. Architectuurwordt een push-and-pull medium. Het gebouw communiceert met zijngebruikers, het gebouw verandert door de communicatie met zijn gebruikers.Daar waar Greg Lynn de animatie van de lichamen beperkt tot deontwikkeling van de vorm in het ontwerpproces, wordt deze real timecommunicatie juist zo sterk gemist.Architectuur wordt de kunst van het sturen en het bijsturen van datagestuurdeconstructies, atmosferen en materialen. Architectuur wordt real timechoreografie, niet alleen in het ontwerpproces maar juist ook in de data-gestuurde levenscyclus van het gebouw. Veel meer dan het animeren vande vorm tijdens het ontwerpproces, wordt het de taak van de architectgebouwen en atmosferen in real time te domesticeren, op te voeden en opstijlkenmerken te fokken. De Animate Form wordt onvermijdelijk een Ani-mate Body.

Animate form >> Animate bodies

Terwijl Greg Lynn bijvoorbeeld wel overtuigend aantoont dat een bol eenbijzondere toestand is van een multivectoriële blob, blijft hij – wanneer hetgaat om het animeren van de vorm - nog steevats steken in de positie vande klassieke architect die de beweging in het ontwerpproces als een gekozenmoment fixeert.Hij komt nog niet toe aan de mijns insziens onvermijdelijke conclusie datals je gebouwen in de beweging ontwikkelt, je ze ook in de realisatiefase alsin beweging moet blijven beschouwen, in een gebouwde omgeving dieeveneens in real time in beweging is.Greg Lynn blijft nog denken in de bouwkundige terminologie van vlakken,van landschappelijke oppervlakten, in plaats van zich te realiseren dat hetanimeren van de vorm leidt tot in de tijd evoluerende volumes, formaties eninformatie-inhoud.Architectuur zal in de toekomst in real time zijn constructie doorrekenen,zijn positie tot andere constructies bepalen, zijn verhouding tot zijn gebruikersvoortdurend bijstellen op basis van steeds weer verse gegevens uit de inreal time ververste database.Het gebouw kent zijn gebruikers, het is zich bewust van individuele verschillenen voorkeuren van zijn gebruikers. De gebruiker bespeelt het gebouw alsware het een instrument.

Informatiedichtheid

Welke fysieke vormen kunnen de in real time gestuurde constructiesaannemen? Waarom lijken deze constructies in eerste instantie zo opgeleivormige aliens? Laten we de nu zojuist in volle omvang op ganggekomen evolutie van de multivectoriële vorm in de architectuur nog eensnader bekijken. Met behulp van actuele software kunnen nu effectiefmeervoudig vectoriële lichamen geregisseerd worden. Uitgangspunt is de

Architectuur zalin de toekomst inreal time zijnconstructiedoorrekenen,


levenscyclus van een kneedbaar stereometrisch lichaam dat blootstaat aaneen complex van inwendige en uitwendige krachten, en bovendien zelf krachten richting ontwikkelt. Deze krachten kunnen verschillende vormenaannemen. Het begint zoals de volgroeiende baby die een richting zoekt inzijn/haar trappelzak. Maar daarna groeit het ontwerp langzaam dóór enontstaan er nieuwe steeds complexere krachtenvelden. In de geometrie vanhet ontwerp vertalen deze krachten zich in de vectoren die de splines en denurbs richting geven. De geometrie wordt gegenereerd door een set formuleswaarmee de ervaring in materie omgevormd kan worden. De taal van desplines en de blobs is vele malen complexer dan de taal van de klassiekeplatonische volumes. Het aantal vertexen dat geadministreerd wordt in eeneenvoudige blob is al gauw een factor 103 tot 104 groter dan van een evengroot platonisch volume, wanneer ze tenminste met standaardontwerpsoftware nog enigszins manipuleerbaar gehouden dienen te worden.Deze aantallen worden gevoerd aan de computerscripts, die de ontwerp-database vormen. Het menselijk brein is niet voldoende uitgerust omdergelijke grote aantallen te overzien laat staan in real time te bewerken.Iedere vertex meer kan als een verhoging van de informatieinhoudbeschouwd worden. Blobs hebben daardoor al gauw een veel hogereinformatiedichtheid dan de vormen van de traditionele architectuur. Er ishier sprake van een ware evolutiesprong, een overschrijding van een kritischemassa in de informatiedichtheid. Stephen Jay Gould beschrijft in zijn boekWonderful Life (1989) hoe de Cambriaanse explosie van nieuwe organismenmogelijk werd doordat na honderden miljoenen jaren evolutie voldoendekritische massa was opgebouwd. Relatief zeer snel (binnen enkele miljoenenjaren) verschenen de meest fantastische nieuwe ontwerpen voor. Ik denkdat de computergestuurde besturingssytemen en ontwerpmachines nueenzelfde soort kritische massa in het ontwerpmateriaal veroorzaken, wijzitten nu middenin het tijdperk van de digitale explosie.

Resistance................Wanneer de architectuur het proces verbeeldt dan kan dat beeld zo weekworden dat het geen kracht uitstraalt. Dan is architectuur alleen nog maarmeebewegen. Minstens even belangrijk wordt het, juist wanneer dearchitectuur in real time in beweging gezet wordt, om ook stijlvol weerstandte ontwikkelen aan de beweging.Ontwerpen is de kunst van het afwisselend meebewegen en weerstandbieden. Wanneer we de blobs van Greg Lynn bekijken zien we dat er weinigweerstand geboden wordt tegen de geanimeerde flow.Door een gebrek aan weerstand en stilering lijkt de architectuur van de blobtoch nog dicht bij de traditionele nuloptie te blijven hangen. Zoals GregLynn duidelijk maakt vervalt in de absolute nuloptie het gebouw tot apathie,tot een tergende langzame beweging die door niemand nog opgemerktwordt. Deze nuloptie is, veelal onbewust, het aangenomen standpunt vande traditionele ontwerper. Nu we echter de data-gestuurde real timetechnieken binnen ons bereik hebben om gebouwen tot actie en reactie tebewegen, nu we deze nieuwe taal ontwikkeld hebben, kunnen we de intrigesbedenken die we met deze nieuwe taal kunnen construeren. Nu kunnen wede datastroom in beweging zetten, het gebouw animeren naar vorm, inhouden betekenis. En dus niet alleen in het ontwerpproces, maar vooral ook inhet gerealiseerde product.

Het aantalvertexen dat

geadministreerdwordt in een

eenvoudige blobis al gauw een

factor 103 tot 104

groter dan vaneen even grootplatonisch vol-

ume,

Ontwerpen is dekunst van hetafwisselend

meebewegen enweerstand

bieden.


Interview ing. WJ Houweling

V Waar zou je op letten bij de studie die de speerpuntgroep verricht ?A Let op heldere en simpele schema’s.

Wiljan Houweling is sectorhoofd van de afdeling in Delft. Hij is projectleider voor het stadhuis in Alphen aan de Rijn.

V Moest er zwaarder dan gewoonlijk geconstrueerd worden door de complexe geometrie ?A Er moest wel zwaarder geconstrueerd worden door onlogische geometrie.

V De uitspraak “frustratie van de constructeur” zie jij dat ook zo ?A Nee, zeker niet in het ontwerp. Daarin zitten veel uitdagingen.

Bij de start van de uitvoering was er wel frustratie door zware druk door de tijdsdruk.

V Wat is die frustratie precies ?A Vooral in het geval van de constructieve details kon er niet altijd de optimale oplossing

voor dit bijzondere ontwerp worden gevonden door de tijdsdruk.

V Zou een computerprogramma dat door alle partijen wordt gebruikt (bijv. CATIA) handig zijn ?A Op zich wel maar het is wel van belang op tijd uitgangspunten vast te leggen en het model niet

te gaan wijzigen.

V Hoe was de aansluiting van de constructie op de afbouw van de gevel ?A Redelijk al viel niet alles te tekenen. Daardoor was men afhankelijk van vakmanschap op de bouw.

V Wat was het grootste probleem ?A Tijd en geld. Hier valt eigenlijk alles naar toe terug te leiden.

Constructief gezien de vervorming door rotatie t.o.v. de glasgevel.V Hoe verliep het inlezen van de CAD files in het FEM programma ?A Redelijk maar het was wel arbeidsintensief.

V Gaat het constructeursgevoel verloren met dit soort projecten ?A Nee, op het geheel groeit het gevoel juist maar op het detail mis je wel eens wat.V Wat zou je anders doen als je het project overnieuw zou doen ?A Ik zou meer vasthouden aan de constructieve uitgangspunten en niet naar de grens van het haalbare gaan

want dat kost onevenredig veel tijd in de uitwerking. Verder zou ik in de ontwerpfase verder gaan; alles neteen stapje verder uit te zoeken. Ik zou zoeken naar een betere integratie van de vorm en de constructie; nuhadden we nogal eens knutseloplossingen. Soms werden we gedwongen de profielen te slank te ontwerpenwat tot gevolg had dat de details heel lomp leken.Verder is het de vraag of het verstandig is op ieder onderdeel te willen scoren ? Soms kun je de constructiebouwkundig weg werken.

V Heeft de architect goed over de maakbaarheid nagedacht ?A Dat heeft hij wel gepoogd maar is niet altijd goed gelukt door de complexiteit.

V Welke vraag had ik als eerstemoeten stellen ?A De vraag of de architect goed over de maakbaarheid heeft nagedacht.


Interview Richard FieltRichard Fielt is constructeur bij ABT en heeft de geometrie van de architect voor het project in Alphen aan de Rijnbewerkt en ingelezen in het rekenprogramma Esa Prima Win.

A

VA

VA

VA

VA

V Naar welk formaat heb je de CAD file omgezet (DXF)?Het maken van een goede onderlegger voor EPWgaat iets verder dan alleen het bestaande 3D modelvan de architect omzetten naar DXF-formaat. EPWkan uit een DXF-file alleen 3D Polylijnen overnemen,en gebruiken als (onderlegger voor de) geometrievan het model. Alle andere soorten lijnen en objec-ten gaan bij de conversie verloren. Je moet duszorgen dat alle benodigde informatie zich op dejuiste manier in het 3D model bevind. In het gevalvan het stadhuis in Alphen a/d Rijn was het modelvan de architect voornamelijk m.b.v. solids opge-bouwd. Verder ontbraken vrijwel alle vloerbalkenen vakwerken (!). Met behulp van onze tekening-en en het 3D model van de architect ben ik duseerst begonnen met het schematiseren van deconstructie (bepalen van vloerranden, systeem-lijnen van kolommen, vakwerken, dakliggers,wanden), en het invullen van de ontbrekendeelementen. Daarvoor heb ik een nieuwe tekeninggemaakt in Autocad, waarin het 3D model en alleplattegronden van ABT waren opgenomen. Indiezelfde tekening heb ik vervolgens een 3D draad-model opgezet, wat uiteindelijk als onderlegger zougaan dienen voor een DXF-file die kon worden inge-lezen in EPW (zie afbeelding). Er zijn op de af-beelding 3D modellen te zien. Links (middenboven)staat het draadmodel wat als onderlegger heeftgediend in EPW, rechts het model van de archi-tect.

Is DXF een geschikt formaat, zijn er andere betere formaten?EPW kan geen andere formaten importeren. Buiten dat is het DXF-formaat een standaard die door vrijwel alletekenpakketten wordt ondersteund. Hieruit concludeer ik dat DXF een prima formaat is voor uitwisseling vaneen tekenpakket naar EPW.Ging het inlezen zonder problemen?Het inlezen zelf gaat prima met EPW.

Zaten er fouten in het ingelezen model (fouten t.g.v. de conversie)?Fouten in de trend van bugs zaten er niet in. Je moet alleen zorgen dat het draadmodel als onderlegger voorEPW goed in elkaar steekt. Hier onder een tweetal aandachtspunten die mij te binnen schieten:* Knopen van platen (en schalen) moeten zich in één vlak bevinden. EPW definieert aan de hand van de eerste3 ingevoerde knopen het vlak waarin de plaat zich bevindt. Als één van deze coördinaten een ‘verkeerde’ lokalez-coördinaat heeft, wordt de plaat ‘fout’ gedefinieerd (de plaat ligt dan iets uit het bedoelde vlak). Bij een kleineafwijking in het (moeder)draadmodel is de fout visueel niet te ontdekken (tenzij je sterk inzoomt), echter ditresulteert wel in niet-aansluitende constructie-onderdelen op de overige knopen van de plaat.* Alle 3D-Polylijnen in knooppunten moeten ook daadwerkelijk in één punt samenkomen. Ook hiermee wordtvoorkomen dat constructieonderdelen visueel op elkaar aansluiten, maar in werkelijkheid losgekoppeld zijn.Werd het 3D moeder model nog gewijzigd?Helaas, ook bij dit project werden er regelmatig zaken gewijzigd.


Werkt EPW handig om modellen te wijzigen, bijvoorbeeld knoopcoördinaten.Het werkt zonder meer handig om het model te wijzigen, of zelfs zaken toe te voegen. Om het 3D Acad-draadmodel up-to-date te houden kan het een verstandige keuze zijn om de wijzigingen eerst in het draadmodelaan te brengen, en daarna de gewijzigde onderdelen geïsoleerd in een DXF-file te plaatsen en deze in te lezenin EPW. Daarna kunnen aan de hand van deze (kleine) onderlegger zaken worden aangepast.Aandachtspunt is wel dat door wijzigingen (verplaatsen, toevoegen en verwijderen van knopen en elementen)fouten kunnen ontstaan in de database van EPW. Foutieve plaatdefinities kwamen vaak voor, en kostten veeltijd om te herstellen. In feite komt het erop neer dat op ‘programmeerniveau’ de fouten moeten wordenopgespoord en verholpen.

Moest je dan het hele EPW model weer opnieuw inlezen na een wijziging?Lag eraan hoe ernstig de wijziging was. Over het algemeen konden wijzigingen op de hierboven omschrevenwijze worden aangebracht in het EPW model. Op een gegeven moment bleek echter dat de architect zijn 3Dmodel zo grondig had herzien dat het ondoenlijk (en riskant) werd om het 3D model geheel aan te passen. Eris toen voor gekozen om het model geheel opnieuw op te bouwen.

Hoe was de terugkoppeling naar de architect?De architect had moeite met het beheersen van zijn 3D model. Dit resulteerde in relatief gebrekkige communicatieonderling. Af en toe werd een herzien 3D model per CD-ROM opgestuurd, waar wij dan weer uit moestenfilteren wat de wijzigingen waren.

Heb je zelf acad nog gebruikt om te converteren/ het model aan te passen?Zeker, zie ook bovenstaand.

Heb je zelf m.b.v. het model nog geometrische wijzigingen voorgesteld?Ja, de gebruikelijk zaken; er moesten profielen worden verzwaard, vervormingen in het overstek waren te grootwaardoor de constructie als geheel stijver moest worden, één knoop van een (hoofd)vakwerk stak door deglazen gevel en zo kan ik nog wel wat dingen opnoemen.

Om deze wijzigingen overzichtelijk te houden werden vaak back-ups gemaakt, waarbij in de naamgeving werdaangegeven wat de laatste (3) wijzigingen waren:RAXC_Palet-Model2_2000-11-06_EPW320_ZONDER Atrium_beperking vervorming_div aanpass_net macro’s_scharnoverst.epwJe hebt ten slotte de ruimte voor je naamgeving.

Kun je geometrisch met het model “spelen” om het ontwerp constructief teoptimaliseren of was alleen het invoeren van het model al complex genoeg (Arupheeft het over form finding)?Het invoeren en onderhouden van het model was een vrij complexe klus. Maar als je dat in de hand hebt, enkunt houden, is het juist krachtig om ermee te gaan spelen. Voor de vervormingen van het grote overstek isbijvoorbeeld ‘eindeloos’ gestoeid met de geometrie, stijfheden, randvoorwaarden e.d. Ook de invloed van hetdak van het atrium als koppeling tussen beide gebouwvleugels is op deze manier bekeken.

Heb je nog overwogen om een speciaal programma te schrijven bijv. een spread-sheet om de resultaten helder te presenteren?Niet alleen overwogen. EPW kan op zich vrij goed resultaten presenteren, maar als echt een presentatie opmaat gemaakt moet worden schiet het programma te kort. Dan zijn resultaten (bijv. vervormingen) goed inExcel in te lezen en overzichtelijk te presenteren en samen te vatten in tabellen.

VA

VA

VA

VA

VA

V

A

V

A


Kan EPW dit soort vormen goed aan of maakt het niets uit vergeleken bijconventionele constructies? M.a.w. ontdekte je fouten in het programma?Een programma dat zo complex is bevat (bijna vanzelfsprekend, je raakt er bijna aan gewend) fouten. Dus ookEPW. De normale lineaire berekeningen gingen, op wat uitzondering na (zie ook bovenstaand), op zich vrijgoed, echter een 2e orde berekening t.b.v. de stabiliteit is bijvoorbeeld niet in EPW gedaan, gezien deonbetrouwbare resultaten die uit het model kwamen (resultaten in de vorm van foutmeldingen en vroegtijdigafbreken van de berekening). Gelukkig kwam uit de ‘handberekening’ dat 2e orde geen rol speelt bij Alphen, enkonden we lineair door blijven rekenen.

Lijkt het je een goed plan om eerst goed over de aanpak na te denken zonder decomputer aan te raken?Antwoord lijkt me kort en logisch; ja.Alleen was het probleem (de constructie) bij Alphen zo complex dat je moeilijk van tevoren kon inschatten watde gevolgen en uitkomsten zouden (kunnen) zijn. Vandaar ook dat de hulp van de computer is ingeschakeldom veel van de problemen te tackelen. Het was zonder de computer eigenlijk gewoonweg niet te doen geweestom de berekeningen uit te voeren.

Is de aanpak bij een project als dit wezenlijk anders/ moet je dit wezenlijk andersaanpakken? (of is het gewoon een ingewikkeld project).Moeilijke vraag om te beantwoorden. Ik werk zelf pas 3,5 jaar bij abt, en begon ongeveer 1,5 jaar geleden aanAlphen. Zo heel veel ervaring heb ik nog niet en projectleiding is geen onderdeel van mijn functie. Tot nu toe ishet wel het meest ingewikkelde gebouw waaraan ik heb gewerkt, maar dat is natuurlijk ook een erg betrekkelijkeuitspraak. Ik kan wel een poging wagen en kort beschrijven hoe ik het aan zou pakken, maar daar moet niet teveel waarde aan worden gehecht; het is persoonlijk en gestoeld op te weinig ervaring..Alphen was zo complex dat de werkverdeling over de verschillende fases anders verdeeld zou kunnen worden.Vooral in de VO en DO fase moet je eigenlijk al het gevoel hebben dat je het gebouw volledig in je vingers hebt,en dat je weinig, of in ieder geval veel minder dan bij andere gebouwen, moet baseren op inschattingen ofervaring. Alphen zorgde vooral in de uitvoeringsfase voor veel verrassingen, die in die fase moeilijk op te lossenzijn, terwijl tot en met de besteksfase het niet meer is dan een kwestie van aanpassen. Overigens is het ookafhankelijk van de mate van de diepgang van het ontwerp van de architect in die fasen, tot hoever je gaat metuitwerken in de VO/DO fasen.

Samenvattend denk ik dat er bij dit soort projecten door de ontwerpende partijen meer tijd moet worden gestokenin het ontwerp, en er al vrij snel (VO/DO fase) een behoorlijk diepgang in moet zitten. Vooral het gevoel hebbendat je in de besteks- en uitvoeringsfase het gebouw niet ‘in de vingers hebt’ is niet prettig.

Dit houdt wel in dat bepaalde ‘regels van het spel’ niet overtreden mogen worden. VO en DO zijn er om teontwerpen, besteksfase om vast te leggen en uitvoeringsfase om verder uit te werken. Grove wijzigingen in debesteksfase zijn dan dus uit den boze (laat staan in de uitvoeringsfase). Dit moet bij alle betrokken partijenhelder en duidelijk zijn.

Had je het idee dat je constructief inzicht verloren ging?Verloren is niet het juiste woord. Het werd eerder op de proef gesteld, getest dus, en vooral vergroot. Als je metde vraag bedoeld of je regelmatig de weg kwijt was; dat klopt wel ja. Van tevoren voorspellen wat de constructiezou doen bij bepaalde aanpassingen bleek uitermate moeilijk, maar achteraf steeds zeer leerzaam. Somsklopte de voorspelling, soms ook niet!

Was de hardware voldoende snel?Nee. Op een gegeven moment duurde het 3 kwartier om het model door te rekenen. Wel goed tegen RSI, maartoch ook voor een deel zonde van de tijd. Ik kreeg toen de beschikking over betere hardware, wat zeker de helftscheelde in rekentijd, en als zodanig de investering al voor een groot deel rechtvaardigde.

V

A

VA

V

A

V

A

VA


Wat vond je zelf het belangrijkste dat je geleerd hebt?Dat je van tevoren goed na moet denken hoe je een probleem gaat aanpakken. Je plan de campagne isuitermate belangrijk, en allesbeslissend. Dat houdt ook in dat het voor je eigen gemoedstoestand prettig als jegeen ‘donkere wolken’ in je hoofd hebt; als je jezelf vragen stelt of bepaalde zaken mee hadden moetenworden genomen, of dat bepaalde uitgangspunten wellicht anders gekozen hadden kunnen worden (en wat isdan hun invloed?), moet je niet schromen om hier collega’s over te raadplegen en er indien nodig een behoorlijkeportie tijd in te steken. Bij Alphen a/d Rijn waren er zoveel factoren waarmee je rekening zou moeten houden datsommige dingen op ervaring werden meegenomen, zonder grondig uitgezocht te zijn.

Dat hangt nauw samen met het gevoel hebben dat je het ‘in de vingers hebt’. In sommige gevallen moet jenatuurlijk wel compromissen sluiten, en dan is het natuurlijk erg prettig als collega’s ‘medeverantwoordelijk’zijn.

Zou je het proces anders organiseren/ andere en of extra afspraken maken?Ik had mezelf en anderen nauwer betrokken gemaakt bij het project. In feite had ik geen rechtstreeks contactmet bijvoorbeeld de tekenaar(s) bij de architect. Misschien is het bij een groot project verstandig om de organisatiezoveel mogelijk hiërarchisch te houden, maar soms is het verstandig en prettig om korte lijnen te maken.Verder vond ik het geen prettig idee dat anderen het werk moeilijk over zouden kunnen nemen (dat gevoel hadik ten minste), in geval van tijdsnood of onverwachte uitval. Daardoor ontstond het gevoel helemaal ingegravente zijn in het 3D model.

Wat zou je nu anders doen?Wat ik nu anders doe, is zoveel mogelijk te proberen een 3D model op te zetten náást een ‘handmatige’berekening (als dit tenminste nodig is). Je gebruik dan òf de een of de ander als schaduwberekening. Dat geeftjezelf een veilig gevoel. Hoe dat bij Alphen ingepast had moeten worden is mij overigens nog steeds duister.Vrijwel iedereen die aan Alphen heeft gewerkt en die ik heb gesproken was van mening dat dit gebouw niet teschematiseren is, en dus wel 3D moet worden berekend. Ik zou nu in ieder geval zorgen dat het gebouw zouworden ingevoerd en berekend door een ervaren, doorgewinterde constructeur, die handig is met de computer.In het geval van Alphen waren Jan Nillezen en ik de enigen die aan het 3D model van het palet werkten; Jan wasde doorgewinterde constructeur, en ik de ‘constructieve computerdeskundige’. In feite zouden die twee in éénpersoon moeten worden verenigd, en dan het liefst nog een keer gekloond.Verder heb ik de splitsing Velp-Delft als struikelblok ervaren. Hoe je het ook bekijkt, we opereren min of meer alseilandjes, met af een toe een bootverbinding. Bij Alphen was dit ook het geval, omdat het palet in Velp werdgedaan, en het SCO dak in Delft. Hier en daar kwamen deze elkaar tegen (bij de aansluitingen), wat voor denodige afstemmingsproblemen heeft gezorgd.

Welke vraag had ik (als eerste) moeten stellen?Volgorde lijkt me prima zo!

Bedankt voor het interview

VA

VA

VA

VA


Project: Atletiekstadion (Chemnitz)architect: Peter Kulka en Ullrich Königconstructeur: Cecile Balmond / Arupbouwprijs: $54,5 miljoen = Hfl. 135 miljoenopleveringsdatum: 2002

Bij het ontwerp van het nieuw te bouwenatletiekstadion in Chemnitz voor de Europeseatletiekkampioenschappen van 2002 hebbende architecten Kulka en König rekeninggehouden met de dynamische enenergetische karakteristieken van deatletieksport. Het best komt dit tot uitdrukkingin de golvende op zichzelf staande tribunesen de zwevende tribune-overkapping datgedragen wordt door een op het eerste oogwillekeurig geplaatst woud van kolommen.Hierbij toont het stadion weinigovereenkomst met het klassiekestadionconcept waarbij de tribune-overkapping uitkraagt uit de tribune-elementen. Ook het normaal gesprokengeometrisch aan strenge regels gebondengrid is hierbij in alle vlakken verlaten. Ditopenbaart zich in een bevrijding van deconstructie aan het grid, dat hetarchitectonische idee versterkt.

De tribune-overkapping met de gestalte van een wolkenformatie is opgebouwd uit een stelsel van halveringen die in de buitenring van het stadion worden gesteund door kolommen en in de richting van debinnenring uitkragen. Door de variatie in krommingen, hoogten, lengten en door de ringen elkaar onderlingook te laten steunen is een soort van spinnenweb ontstaan, dat door te spelen met al deze variabelenuiteindelijk voldoende stijfheid heeft gekregen.

Constructief principe tribune-overkapping. De halve ringenkragen uit vanuit de buitenring van het stadion door deoplegging op “aselect” geplaatste kolommen en hetkoppelen van de ringen onderling. Door deze uitkraging zijner in het stadion vrije zichtlijnen.

Beschrijving


Project: Guggenheim Museum Bilbao (1997)Opdrachtgever: Guggenheim foundationConstructeur: SOM Chicago, John ZilsArchitect: Frank O. Gehry AssociatesAannemer:

ContextDe overheid heeft enorm veel geld in hetGuggenheim museum gestoken en er wasaanvankelijk veel scepsis.Het museum is echter een commercieelsucces en heeft zichzelf al ruimschootsterugverdient. Dankzij het museum is de“stinkstad” Bilbao uit het slop getrokken.

Het Guggenheim museum in Bilbao is éénvan de bekendste blobs. Het is eenuitstekend voorbeeld van de typical blob.Gehry maakt al lang dit soort vormen enbegint daarbij altijd met schetsen enmodellen. Voor de competitie zijn in 8 dagen10 modellen/makettes gemaakt.De modellen worden vervolgensgedigitaliseerd m.b.v. 3D scanners eneventueel nog bijgeschaafd.

Bilbao verdient aan kunst, dankzij hetGuggenheim effect: “Wij zijn door eenwonder aangeraakt”

Het museum rekent voor dat deoverheid in drie jaar tijd het geinves-teerde geld heeft terugverdient. Aanextra inkomsten aan BTW en andere

belastingen incasseerde Bilbao bijna 200 miljoen gul-den, net iets meer dan de stad in het museum hadgestoken. Maar het profijt reikt veel verder. Sinds deopening in 1997 trok het museum 3 miljoen bezoekersdie in de stad 1,3 miljard gulden hebben besteed in ho-tels, winkels, restaurants en transport.

Per trimester verschijnen tenminste duizend artikelenover het Guggenheim in de internationale pers: dat isgratis publiciteit voor de stad ter waarde van pakweg100 miljoen gulden.

Conclusie na drie jaar: kunst is handel.

De Volkskrant


CATIA

Het programma maakt moeilijk of onmogelijk te makendetails zichtbaar maar de architect moet zelf nog steedsvoor een oplossing zorgen. Het programma is geenartificiele intelligentie. Conventionele programma’s werkenslechts met punten in de 3D ruimte; de vlakken tussendeze punten zijn leegten. CATIA daarentegen werkt metpolynomen en is in staat deze vlakken d.m.v. eenvergelijking te definieren wat betekent dat de computerieder punt op het vlak kan bepalen.

Jim Glymph heeft zich binnen FOG/A sterk gemaakt voorhet programma.“Ik moest een bekledingsmethode met type plaataangeven die in staat was te vervormen. Deze plaat werdmet de computer berekend. We bouwden van buiten naarbinnen en gebruikten bij toeval dezelfde ontwerpmethodeals de ontwerpers van een ruimteschip. Doordat de vormnauwkeuriger werd gematerialiseerd gaf het aannemerseen grotere zekerheid bij hun aanbieding en voorkwamhet grote overschrijdingen van het budget. De architectneemt wel meer verantwoordelijkheid en wordt weerbouwmeester zoals Frank Lloyd Wright (de architect vanGuggenheim 1) het bedoelde.Nadeel van CATIA is wel dat het een erg algemeen pro-gramma is waar je hooggekwalificeerde specialisten voorhet nodig hebt om het goed op de situatie/project af testemmen.

“Ik moest die computerplaatjes domweg niet,maar wanneer ik ze kon gebruiken om totbouwen te komen verzoende ik me met hen”

“De computerplaatjes kunnen nooit hetzelfde uitdrukkenals een schets”

Frank O. Gehry over CATIA


3D constructieAanvankelijk werd gedacht aan een betonnen schaal.Deze was echter te onhandig om te maken en bovendienniet precies genoeg qua maatvoering voor de vrije vorm.

Er is toen gekozen voor een staalconstructie met knopenop ongeveer 500 mm van de buitenschil.

De software maakte het mogelijk een grid te definiërendat de 3200 elementen en 600 knopen van het skeletbevatte. Elke knoop had 6 vrijheidsgraden.SOM heeft hun eigen software gebruikt om het skelet datin zichzelf stabiel is vanwege de kromme vormen teonderzoeken. Cruciaal voor de stabiliteit is deconstructieve continuiteit van de verschillende vlakken(dak en vloeren). Sommige niet ondersteunde hoekenmoesten verstijfd worden met extra balken.Tegelijk werd een document opgesteld dat dekarakteristieken van de constructie definieerde; o.a.materiaal specificaties, belastingen en toelaatbarevervormingen.Dit was de basis van een computer database van dedriedimensionale wireframe met een kleurcode voor deverschillende typen profielen en de positie van degeometrische controle punten.

Basis van de constructie is een traditionelestaalconstructie bestaande uit zware HE-Bkolommen met om de 2,5m horizontalen(kokerprofielen met d = 160mm) enwindverbanden (ronde buisprofielen met d =155mm).Er zijn totaal drie typen profielen gebruikt en slechtseen paar profielen zijn gekromd.De krommingen zijn gemaakt met eenconstructieprincipe dat Eiffel al toepaste in hetVrijheidsbeeld in New York.


Door vorm, afmeting en kromming van iedere plaatte bepalen te bepalen kunnen bijvoorbeeld degetordeerde gevels van de Walt Disney Concert Hallvan natuursteen worden. CATIA houdt niet alleenrekening met maakbaarheid maar ook met eenefficiente manier van produceren.Dat een plaat vlak moet zijn (glas bijv.) kun je alsuitgangspunt aangeven. De glasgevels zijngefacetteerd uitgevoerd omdat geen dubbelgekromd glas leverbaar was.

CATIA was minder succesvol bij de titaniumbeplating dan bij steen en glas.

Normaliter overlappen de metalen schubben elkaaren dat maakt de bekleding flexibel. Doordat CATIAde platen heel precies berekend, bemaat enproduceert gaat de overlap en daarmee de flexibiliteitverloren.

Aan de dragers zijn hulpconstructies bevestigd. Dezebestaat uit uitstekende profielen met daaraan bevestigdgebogen buizen die de horizontale krommingen maken.De verticale krommingen worden gemaakt met gebogenU profielen loodrecht daarop. De constructie is echter nogsteeds geknikt. Het soepele verloop wordt gerealiseerddoor de gevel zelf.

De draagconstructie van de glasgevels lijkt zwaar en ook de verbindingen zijn grof. Het principe is hetzelfde als bijde dichte gevels. De koppeling tussen constructie englazen gevel wordt bewerkstelligd met grove verstelbarebouten.


project: “The Spiral”; Entreegebouw Victoria & Albertmuseum (Londen)architect: Daniel Libeskindopdrachtgever: Victoria & Albertmuseum / stad Londenconstructeur: Cecile Balmond / Arupnetto vloeroppervlakte: 8.200 m2bruto vloeroppervlakte: 10.000 m2bouwprijs: $54,5 miljoen = Hfl. 135 miljoenopleveringsdatum: 2005

Voor de geplande uitbreiding van het Victoria & Albertmuseum met een nieuwentreegebied heeft Daniel Libeskind een spraakmakend opvallend gebouwontworpen. Hiermee voldeed Libeskind aan de wens van de opdrachtgeverdie in de toekomst met de uitbreiding veel meer bezoekers wil trekken en hetimago van het Victoria & Albertmuseum wil veranderen. Veel mensen denkendat het museum alleen over het verleden gaat met veel Victoriaanse kunst.Onbekend bij het grote publiek is echter dat het Victoria & Albertmuseum ookaltijd een grote collectie contemporaine kunst heeft verzameld. De naam vanhet gebouw, “the spiral”, dankt het aan zijn vorm: een gemuteerde spiraal. Deverschijningsvorm heeft het meest weg van een stapel dozen, die ten opzichtevan elkaar zijn verdraaid en ingedrukt, en vervolgens zijn omgeduwd enhalverwege de vrije val zijn “bevroren”. Libeskind haalde zijn inspiratie voor ditontwerp uit de talrijke spiraalstructuren in het bestaande gedeelte van hetVictoria & Albertmuseum. De spiraal refereert hierbij naar een hoger doel. Deuitbreiding heeft in het Londense stadsdeel Kensington voor veel oproergezorgd. Velen vinden het ontwerp te radicaal en onbruikbaar als museum.


Een alternatief voor de betonconstructie die door Ove Arup onderzocht wordt,is een constructie van staal waarbij gebruik gemaakt wordt van degevelbekleding van tegels. Deze tegels zijn in eerste instantie als decoratieaangebracht in een patroon en compositie van fractalen. Dit houdt in, dat alletegels gelijkvormig zijn, zelfde hoeken en vormen, maar niet identiek alssymbool van de rationele samenleving met individuele verschillen. Door detegels onderling te koppelen kan er schijfwerking aan het tegelvlak wordenontleend en krijgen de tegels ook een constructieve functie. Bij de uitwerkingvan het gebouw zal uiteindelijk worden bepaald welk van het tweetalconstructieve concepten het meest geschikt is.

De constructie van “the Spiral” bestaat uit één betonnen wand diespiraalsgewijs naar boven draait en zichzelf door de spiraalstructuur opverschillende punten kruist. Op deze onderlinge snijpunten vindt dekrachtsoverdracht plaats tussen de verschillende verdiepingen. Dit veroorzaaktgrote piekspanningen in het beton. Hetgeen ook duidelijk op te maken is uitde grafische output van de modellering van de constructie in een eindig-elementen pakket. Door de betonnen spiraalwand te koppelen met debetonnen vloer is één stijf geheel ontstaan wat weerstand biedt tegen het

Opbouw van de gevel uit eenpatroon van een drietalverschillende fractalen.Door de tegels onderling tekoppelen ontstaat één schijfwaaraan schijfwerking kanworden ontleend. Naast dedecoratieve functie krijgenze dan ook eenconstructieve functie.

kern�

Weergave van despanningen in debetonnen spiraalwandm.b.v. modellering in eeneindig-elementenpakket.Duidelijk zichtbaar zijn despanningspieken op desnijpunten van dewanden.

Schematische weergavevan het constructieprincipevan de uitbreiding van hetVictoria & Albertmuseum.


Project: NATWEST MEDIA CENTRE (1999)Opdrachtgever: Marylebone Cricket ClubConstructeur: Ove Arup & PartnersArchitect: Future SystemsAannemer: Pendennis Shipyard

Architectonisch conceptHet doel van het ontwerp was het respecteren en bewarenvan de tradities van de cricketclub en het maken van hetelegantste en meest innovatieve media center van dewereld waarmee het nieuwe millenium passend konworden ingeluid.Het is het eerste semi-monococque gebouw van dewereld. Het is een doorbraak niet alleen wat betreft hetontwerpen van een drie dimensionale ruimte maar ookqua constructiemethode.Er moest een vorm worden ontworpen die uitzicht boodover de hele pitch en er tegelijkertijd aardig uitzag. Verderis de vorm niet aerodynamisch bedoelt maar zo gekozenom het gebouw kleiner te laten lijken. In cricket zijn ookalle vormen afgerond; de bal, helm enz.Het ontwerpproceswas erg traag. Vooral doordat de pers vraagtekens zettebij de vaardigheden van de architect en ingenieurs en cal-culators.

Het gebouw heeft een glazen wand van 40 meter zonderregels; uniek in de wereld en erg comfortabel voor demedia. Het gebouw heeft niet echt details door zijnmonocoque vorm. De vorm is vooral ontstaan doorpolystyreen modellen bij te schaven en niet in de compu-ter.

Het gebouw is niet gemaakt met nieuwe technologie maarmet nieuwe technologie voor de bouw.Het was moeilijk om de opdrachtgever te overtuigen eenscheepswerf als aannemer te nemen.De architect heeft behoorlijk verlies gemaakt op hetgebouw maar nu betaalt zich dat terug; ze hebben nu 18mensen in dienst en een mooi project in Selfridge.

Inspiratie werd gevonden in jachten en oude TV schermen.Computerprogramma’s zijn wel speciaal aangeschaft engebruikt om de geometrie van de aluminium beplating tebepalen; een heel complex proces. Het ontwerpen vande vorm is met de verschillende disciplines gebeurd toteen zeker optimum. De autoindustrie heeft het makkelijkerwat betreft het zoeken naar vorm omdat ze 1:1 prototypeskunnen maken.Je kunt aanzichten tekenen maar die zijn zinloos omdatze de omtrek vastleggen maar niet de ruimte in en om hetgebouw. Speciaal was dat de scheepswerf ook het interieurdeed van het gebouw en de isolatie. Belangrijk was datArup de brandinspectie wist te overtuigen van debetrouwbaarheid van de isolatie.


De kosten moesten terug van 4.1 miljoen naar 2.8 miljoen. Dit was mogelijk door veel minder conservatief te construeren(minder over te dimensioneren). Wel was een dergelijk gebouw als dit nog nooit gebouwd en daarom geenvergelijkingsmateriaal beschikbaar. Het gebouw zal veel langer meegaan dan de jachten omdat het niet aan aggressiefzeewater wordt blootgesteld. Pas als de mensen het gebouw wel gezien hebben zal het worden afgebroken. Voordeelvan het aluminium is dat het hele gebouw gerecycled kan worden. Wel heeft aluminium alleen nut bij een vorm alsdeze met een gladde huid; voor een rechthoekige doos heeft een constructie als deze weinig zin.

(aluminiumfolie).

Aanvankelijk was het idee om het hele gebouw op descheepswerf kant en klaar te maken en vervolgens in eenaantal delen naar de cricket ground te brengen. Doortraagheid in de besluitvorming moest op een gegevenmoment en delen op de scheepswerf gebouwd wordenen werden gerede delen al op de bouwplaats in elkaargezet. Dit was geen ideale werkwijze.Ze zijn ook gevraagd om de modules voor de LondonEye te maken; verder hebben ze een hele hoop aanvragenvan soms hele vreemde projecten gehad. Wel heeft hetalleen nut als het om specifieke vormen gaat waarbij dezetechnologie goed toegepast kan worden.

Visie constructeur op projectNa zes maanden samenwerken tussen architect enconstructeur werd duidelijk dat het maken van eennaadloze vorm de beste aanpak was. Punt was aantonendat het gebruik van aluminium een betrouwbare oplossingwas.Er is ook gerekend aan een frame constructie in de vormen bekeken hoe dit bekleed zou kunnen worden met losseplaten. Probleem is dat het niet naadloos is en dat allevoegen waterdicht moeten worden gemaakt. Verder is hetheel moeilijk om de losse platen dubbel te krommen omdathet aluminium gaat kreukelen. Daarom hebben zeonderzocht of het mogelijk was het aluminium constructiefte gebruiken.

Visie scheepswerf op projectHet media centre is gefabriceerd door een scheepswerfdie gebruik heeft gemaakt van de laatste technologie. Hetis dan ook het eerste semi-monococque gebouw van dewereld. Het gebouw is van aluminium net als de jachten.De afmetingen van het gebouw zijn groter dan hetgemiddelde jacht maar de kosten lager omdat een jachtwordt voorzien van een motor en mast(en) en bovendienwaterdicht moet zijn. De scheepswerf vond het geenmoeilijke opgave. Ze waren niet speciaal geinteresseerdin architectuur maar vonden het feit dat het media centrein hartje London zou komen en gebruikt zou worden bijde wereldkampioenschappen cricket interessant (highprofile). De scheepswerf heeft alles gedaan; ook deelektrische en mechanische systemen. Aanvankelijk zater een gekromde ruit in die de curve van de vorm zouvolgen maar dit werd te kostbaar en daarom is er eenvlakke ruit geplaatst.


Samen met de architect werd een vorm ontworpen/gevonden.Het mooie was dat deze basisvorm het hele project doorwerd gebruikt. Het ging namelijk om zeer complexegeometrie zonder hoeken. Voor het ontwerp proces wasdit essentieel. Ook bij een aantal andere projecten doenze dit nu zo.

De aluminium beplating zorgde voor een versterking van20% van de constructie. De beplating vormde eigenlijk debovenflens van de balk. Ze hebben onderzocht hoe scherpde curve mocht zijn voordat de plaat uitknikte.Ook de dakgoot is geintegreerd in de constructie.

De normen (British Standards) gaven onvoldoendeleidraad op het gebied van gekromde platen. Daarommoesten ze terug naar de basis (= de theorie). Vooralqua stijfheid wijken gekromde platen af. Er is een speciaalcomputerprogramma geschreven dat alle computeruitvoeromgezet heeft naar grafieken zodat de uitkomsten beterbeoordeeld konden wordenHet gebouw kan niet gedilateerd worden; daarom isgekozen voor een witte kleur omdat dan het temperatuurverschil het kleinst is (580 tegen over 1200 bij zwart) !!Doordat het gebouw vanuit het midden naar buiten uitzetis het gebouw in x en y richting vrijgelaten op de poten.

De schaal was vanwege twee redenen geen echte schaal:1 de schaal werd opgelegd op twee punten2 de vorm is verticaal plat gedrukt en daarom zal

meer liggerwerking optreden dan schaalwerkingoptreden

De kosten hebben ze bepaald door te vergelijken met eenjacht met ongeveer dezelfde afmetingen.

Brandwerendheid vormt bij aluminium een speciaal probleem; de temperatuur bij de gemiddelde brand is 500 a 600graden en dan blijft er niets van aluminium over. Dit is opgelost in samenwerking met de specialisten op brandveiligheid.Uiteindelijk was het verschil tussen de kosten van een monocoque systeem en een frame 5%. Het voordeel van deschaal is dat deze geheel geprefabriceerd kan worden.

Het gebouw bestaat uit twee onderdelen:

1 de schaal die werd gemaakt door de scheepswerf2 twee kolommen (poten) gemaakt door een conventionele aannemer

De poten hebben vrij forse afmetingen doordat de belasting excentrische aangrijpt en worden op trek belast. Defunderingspalen voorkomen dat het media centre voorover valt. De constructeur moest een balans vinden tussen zijnkennis van het construeren van een gebouw en de kennis van de scheepsbouwer. Wel was Arup constructiefverantwoordelijk voor de schaal.


Een conventionele aannemer kon een gebouw als dit nietbouwen en een scheepswerf wel.Wel is er een groot verschil in cultuur tussen decontrolerende instanties. Lloyds is veel soepeler danbouwtoezicht waar je aan enorm veel regeltjes moetvoldoen.Verder ontwerpt een constructeur vaak op SLS eisen eenscheepsbouwer op ULS eisen. Als de vloer vanbijvoorbeeld de perskamer begint te bewegen dan is hetgeklaag niet van de lucht.De bouwwereld kan veel leren van descheepsbouwindustrie.

Er zijn twee dingen fundamenteel verschillend:

- De scheepsindustrie maakt gebruik van de laatste technologie en heeft veel vakmanschap.- De bouwwereld heeft daarentegen veel verschillende materialen die allemaal apart in “plastic tasjes en doosjes”

worden aangevoerd. Er is geen leerschool, er is geen vaardigheid en geen vakmanschap. Dat is de bouwindustrieverloren door de jaren. Het is erg component gericht en daar ligt de toekomst niet in bij dit soort gebouwen.


Project: Ether/I (1999)Opdrachtgever: United NationsConstructeur:Architect: dECOiAannemer:

ConceptHet bureau is in 1991 in Parijs opgerichtdECOi wil onderzoeken hoe onze hang naartechnologische vernieuwing door praktisch alles tecomputeriseren terugkomt in architectuur.

Het paviljoen/sculptuur is ontworpen door de bewegingvan dansers (een spoor) vast te leggen.De sculptuur is een ode aan William Forsythe.

ConstructieHet paviljoen bestaat uitlosse onderdelen van alu-minium. De onderdelen zijngemaakt uit rechte stavenals een traliewerk. Eenbeetje hetzelfde principeals de hyparschaal.Het paviljoen is ongeveer20m lang.

“The trace that cannot be seen by thenaked eye”“The trace of an absent presence”


ConceptDe opdrachtgever wilde eeninteractief kunstwerk dat aande buitenkant liet zien watzich binnen afspeelde.dECOi ontwierp een vlak datkan reageren op zowelarchitectonisch als stedelijkniveau. Het vlak kancomplexe patronenweergeven en vloeiendebewegingen.

Project: AegisOpdrachtgever: Birmingham Hippodrome

theaterConstructeur:Architect: dECOiAannemer:

ConstructieHet oppervlak bestaat uit kleine metalen plaatjes. Deze worden aangedreven door 10000 kleine cilinders die hetvervormen mogelijk maken.Bij het ontwerp is samengewerkt met een programmeur, wiskundige, een gevelfabrikant en de fabrikant van de cilinders.Uiteindelijk is het vlak niet zo gemaakt maar zijn de bewegingen en patronen gemaakt met een LED systeem. Daardoorwordt de ontwerper/architect meer een editor/sampler.

Tour CybernétiqueIn 1961 bouwde de Hongaars-Franse beeldend kunstenaar Nicolas Schöffer (1912-1990)in Luik de ‘Tour Spatiodynamique, Cybernétique et Sonore’, naast het Congresgebouwwaarvoor hij een complete electronische gevel maakte.In de cybernetica worden naast de natuurlijke processen ook alle door de mensengeconstrueerde situaties gezien als een proces. De vormgevers van de processen, deproductontwerpers, de architecten en de beeldende kunstenaars worden hierbij gezien alsstuurlui. Cybernetica is stuurmanskunst. Nicoals Schöffer wilde de dynamiek van debeweging in werking stellen, hij ontwikkelde achtereenvolgens het spatiodynamisme, hetluminodynamisme en het chronodynamisme. Ruimte, licht en tijd waren zijn materialen. DeTour Cybernétique neemt geluiden op uit de omgeving, verwerkt deze in een eenvoudigcomputerscript, en geeft nieuwe geluiden weer terug aan de stad. De geluidsinstallatie isgekoppeld aan de lichtinstallatie. Nicolas Schöffer opereerde in het stenen tijdperk van decomputer. Een computer met de rekenkracht van de huidige pc vulde destijds een flinkekamer. De aan-uit (0 of 1) schakelingen waren zelfs nog hoorbaar. Maar de primitiviteit vande techniek weerhield hem er niet van een compleet nieuwe en consistente theorie voor debeeldende kunst te ontwikkelen en in praktijk te brengen.

Dat er niets nieuws onderde zon is blijkt uit hetvolgende stukje uit de tekstWild Bodies van KasOosterhuis.


Architectuur

Constructief systeem

De architecten zijn geinteresseerd in de implicaties van moderne technologie op de architectuur. De computer maakthet mogelijk om alle schaalniveaus (van plattegrond tot detail) tegelijkertijd te ontwerpen; met de computer is hetgewoon een kwestie van inzoomen. Stedebouw kan zo interieurarchitectuur worden. Dit gebeurt ook in deappartementen waar sprake is van “domestic scapes”. Een strategie die ook af te lezen is in het ontwerp is de zgn.Chimera1 strategie; hierbij laat men de computer doorsneden van verschillende objecten (bad/keukenblad/bed enz.)soepel in elkaar overlopen.

1) Een Chimera is een monster met hybride eigenschappen dat deels leeuw geit en/of slang is

produktie modelhoek detail

Delen van interieur

De domestic landscapes worden inéén geheel in een mal geproduceerd.De mal wordt opgebouwd (vergelijkeen eierdoos) uit ribben van alu-minium en hout. Hetzelfde principe alsbij de romp van een schip. De ribbenworden met CNC machinesgefabriceerd. Het landscape wordt instukken gezaagd vanwege logistiekebeperkingen van de afmetingen en inhet appartement weer in elkaar gezet.

Vloeiend overlopen van onderdelen appartement

Het tegelijk denken in grotelijnen en op detailniveaubetekent ook aandacht voorde maakbaarheid van hetontwerp. Dit komt ook door hetgebruik van de computer dieverschalen heel eenvoudigmaakt.

Project: Ost Kuttner apartments New YorkOpdrachtgever: Ms. Beatrix Ost and Mr. Ludwig KuttnerConstructeur: Ove Arup AssociatesArchitect: Kolatan / Mac Donald studioAannemer: Foundations Design International, Inc.

Cross section referencing


Architectuur

Constructief systeemBelangrijke randvoorwaarden van het programma zijn natuurkundige wetten.Daardoor lijkt de vorm op een plant die uit het metrostation groeit. Het frameis één geheel; er is geen onderscheid tussen horizontalen en verticalen. Hetberekenen van de laser stereogram modellen uit de data files heeft ruim eenmaand gekost.

Project: metrostation in Tokyo (induction cities project)Opdrachtgever: Tokyo Metropolitan Subway Construction CorporationConstructeur:Architect: MAKOTO SEI WATANABE ARCHITECTS’ OFFICEAannemer: Kumagai Gumi Co., Ltd

Een computerprogramma is geschreven dat zelf voorstellen voor dearchitectuur genereert m.b.v. een ingegeven programma van eisen enrandvoorwaarden. De mens beoordeelt de resultaten en geeft het programmade beoordeling terug. Het programma zal reageren met voorstellen die beteraan de eisen voldoen (artificial intelligence) en komt zo in een iteratief procestot een optimaal voorstel.

staalconstructie


ArchitectuurIn een winkelcentrum in het hart van Emmen is in opdrachtvan de plaatselijke Noorder Dierenpark eenthemarestaurant ontworpen en gerealiseerd. Het themavan het restaurant “etende dieren” is uitgewerkt opverschillende punten. Het meest opvallende element isde organische sculptuur midden in de ruimte in degedaante van een walvis. In dit volume zijn de voor hetrestaurant dienstverlenende functies opgenomen zoalskeuken, kantoor en toiletgroepen.

De organische vorm van de walvis is opgebouwd uitverticale houten spanten die aan de bovenzijde aan debestaande staalconstructie zijn vastgemaakt en daar destabiliteit aan ontlenen. Op de houten spanten zijnhorizontaal latten bevestigd waarop een laag steengaasis aangebracht. Deze laag is vervolgens gestuct engeverfd in de grijsblauwe en rode kleuren.

Plattegrond

Project: Restaurant Noorder DierenparkOpdrachtgever: Noorder Dierenpark Emmenarchitect: Daf-architectenconstructeur: van der Vormaannemer: Dirk Verstoep Zuidbroekopleveringsdatum: 2001


Architectuur

Constructief systeem

Oosterhuis heeft een multidisciplinair architectenbureau en zoekt buiten dearchitectuur naar creatieve impulsen.Hij werkt samen met kunstenaars en programmeurs.Bij dit type gebouwen worden de verschillende functies meestal verspreidover de lokatie. Hier zijn de grote hal, het kantoor en de zuiveringsfabriek inéén vorm onder gebracht. De vorm heeft een hoofd, romp en een staart.Het gebouw wordt door zijn vloeiende lijnen goed opgenomen in het landschap.Hierdoor heeft het weinig weerstand opgeroepen bij de bevolking. Verder zalhet gebouw maar 15 jaar worden gebruikt. Het kan dan goed wordenomgebouwd tot een concerthal of sportcomplex.

De beplating wordt op het werk gebogen. Ook deze geometrie is direct afgeleiduit het 3D model.Interessant is de visie van Oosterhuis op het onderzoek van de constructeurnaar vervormingen; hij ziet de constructeur meer als procesbegeleider die dekrachten per vervorming realtime door rekent. Het modelleren is gedaan m.b.v.DesignCad. Daarna is het 3D model omgezet naar de meer standaard soft-ware AutoCad voor de constructietekeningen.

De staalconstructie is direct afgeleid van de coordinaten van het 3D model.

Staalconstructie

3D model uit DesignCad

Project: Afvalverwerking ZenderenOpdrachtgever: Gemeente EnschedeConstructeur:Architect: Kas Oosterhuis Associates


Project: paviljoen International Automobile Exhibition Frankfurt (2001)Opdrachtgever: BMWConstructeur: Bollinger + GrohmannArchitect: ABB architecten/Bernard FrankenAannemer staal: Seele GmbH & Co.KG, GersthofenAannemer membraam: Covertex, Obing

ArchitectuurDe architect wilde het motto van BMW benadrukken: “the joy of driving”. Au-to’s worden altijd geexposeerd in stilstand terwijl het doel van de auto juistrijden/beweging is. Daarom wilden de architecten de ruimte rondom de autoversnellen om zo beweging in te brengen. Dit is gedaan door het Dopplereffect van een BMW 7 serie model op een bepaald tijdstip om te zetten naareen vorm.

Constructief systeemAanvankelijk waren de 3D modellen zo overtuigend dat onderzocht naarmogelijkheden om het frame in één keer te frezen. De huidige techniek is hierop deze schaal niet toe in staat.

De constructie is toen opgedeeld in ronde aluminium profielen. De profielenworden CNC gefreesd. Ieder profiel heeft andere afmetingen en is dubbelgekromd maar dat maakt voor de kosten niet uit. Over de aluminium constructiewordt een membraam gespannen.De aansluitingen van het membraam op het frame zijn ontwikkeld m.b.v. pro-totypes

Prototypes

Doppler effect en 3D model


Project:Opdrachtgever:Constructeur:Architect:Hoofdaannemer:StaalconstructiesGevelconstructies:

Britsh Museum Great Court projectBritish Museum

Buro HappoldSir Norman Foster and Partners

Qua vorm is deze regelmatiger dan een blob vorm. Toch heeft het project veel overeenkomsten met blobgebouwen. Daarom is een beschrijving opgenomen in het rapport. Informatie is te vinden in het Duitse bladStahlbau en op www.burohappold.comHet British Museum is een van Londen’s meest bezochteattracties. In 1993 werd een prijsvraag uitgeschreven vooreen renovatie en uitbreiding van het museum. Sir NormanFoster & Partners won de competitie.De kosten werden geschat op 60 miljoen pond maar dat werduiteindelijk 100 miljoen pond. Daarbij dient gezegd te wordendat de kosten ook voor een groot deel in de renovatie van debestaande gebouwen zat en niet alleen in de overkapping.Deze wordt vergeleken met de Pyramide van I.M. Pei van hetLouvre.

Inleiding

GeometrieHet dak bedekt het hele Great Court en meet 95m bij 74m.Het geheel is een net van driehoekige elementen die eenschaal vormen.Omdat de Reading Room niet exact in het midden van deGreat Court ligt heeft het dak slechts één symmetrie as.Daarom zijn alle knopen en staven verschillend.Het constructieve frame is gegenereerd door een vloeiendeovergang van de cirkel van de Reading Room naar derechthoek van de omliggende museumgebouwen tebewerkstelligen.De basisvorm is die van een natuurlijke zeepbel die vervolgenswerd aangepast op architectonische en constructieveuitgangspunten. De hoogste punten in het net zijn namelijkzo gekozen dat de netto horizontale belasting op de Read-ing Room nul is.Een andere randvoorwaarde voor het ontwikkelen van hetnet dat gebeurde met een Form findings proces was demaximale grootte van de glasplaten. Het net bestaat uit 4878verschillende staven en 1566 verschillende knopen.

ConstructieprincipeHet dak is opgelegd op de Reading Room en het omliggende wanden vanhet museum.Omdat de Reading Room geen extra belasting kan dragen zijn 20 nieuwekolommen bijgeplaatst rondom. Deze kolommen zijn opgenomen in dewand van de Reading Room en weggewerkt achter nieuwe marmerenbeplating. De kolommen zijn berekend volgens Eurocode 4 en eencombinatie van een CHS 457 met een SHS 250 erin geplaatst. De kolom isvoor brandwerendheid gevuld met beton. Op de kolommen ligt eencirkelvormige ligger waar de randstaven van het dak op aansluiten. De ringspeelt een belangrijke rol in de stijfheid van het dak.

Langsdoorsnede met “punten”


BerekeningenBuro Happold heeft de statischeberekeningen gemaakt. Op deUniversiteit van Bristol zijnwindtunneltests uitgevoerd. Er werdaangetoond dat de luchtstroom loslaatvan de randen van de omliggendegebouwen. Dit betekent dat het dakvoornamelijk op opwaartse wind wordtbelast (0,3 kN/m2). Gelijktijdig heeft BuroZenker & Handel (de glasspecialist)berekeningen gemaakt. Dit was vanbelang voor het ontwikkelen vanaansluitdetails en montagemethoden.

De staven hebben een standaardbreedtevan 80mm die strookt met deaansluitdetails van het glas. De hoogtevarieert van 80mm in het midden tot200mm aan de randen. De krachten zijnhet grootst in de hoeken. De constructieis daar verstijfd met een trekkabel.Omscherpe randen te bewerkstelligen en omhet eigengewicht te optimaliseren werdgekozen voor gelaste verbindingen. Omhet risico van bezwijken van de las teminimaliseren werd staal uit descheepsbouwindustrie gebruikt. Door degrote precisie van de constructie werdde standaardstaalkwaliteit die in de bouwgebruikt wordt niet zuiver genoeggeacht.De vervormingen t.g.v. het eigen gewichtwaren dusdanig groot dat het dak eenzeeg moest krijgen. Daartoe is het dakverhoogd gebouwd.

Ook de staven langs de wanden van het British museum wordenmiddels een betonnen ring gekopeld.Om horizontale belastingen te vermijden zijn alle kolommenglijdend opgelegd. De kromming van het net was steil genoegom boogwerking te gebruiken ondanks het feit dat geenhorizontale belasting kon worden afgedragen. Buro Happolt heeftdit gegeven gebruikt om de staalconstructie te verfijnen.Doordat het dak (horizontaal) vrij kan schuiven worden debuitenste staven op druk en buiging belast.Voor de verdere uitwerking is van belang dat het statisch systeempas functioneert wanneer het hele dak dicht ligt. Het net moetdaarom tijdelijk ondersteunt worden tijdens de bouw.Aanvankelijk wilde men massieve profielen voor het net gebruikenmaar toch werd overgestapt op holle profielen omdat demassieve profielen erg zwaar waren ook al oogde het profielwat slanker. De staven worden ook op buiging belast.

Door de steilheidvan de boog kantoch boogwerkingw o r d e nbewerkstelligd.

Bij een flauwe boog moet voor boogwerkingwel een horizontale kracht kunnen wordenopgenomen aan beide zijden.

Views van de staalconstuctie van het dak.


StavenHet produceren van de staven was wezenlijk complexer dan de knopen. Tochwas automatisering mogelijk. De staafdoorsneden werden uit platensamengesteld.De lijven van parallelle staven werden uit walsprofielen gemaakt en de lijvenvan schuine profielen uit platen gesneden. Alle staven werden iets langergemaakt.De laatste arbeidsgang was het snijden van de kop met een snijrobot.Deze unieke methode vergde veel ontwikkelingstijd. Zo hangt, bijvoorbeeld,de benodigde gasdruk af van de sterkte van de plaat af (S275/S355) en moestna iedere staaf verandert worden. De staalkwaliteit werd dan ook samen metde data van de geometrie ingelezen.

Een tweede reden voor de keus van gelaste verbindingen in het werk is dehoge slankheid van de staven en de hoge spanningen..Voor de lasverbinding moeten alle ruimtelijke doorsnedekrachten enspanningen voor 2 x 4878 staafeinden worden bepaald. Daartoe is een speciaalprogramma geschreven.Parallel met het berekenen van de knopen en staven werd nagedacht over hetautomatiseren van het vervaardigingsproces. Het was van belang elkeproduktiestap per element te definieren en handwerk uit te sluiten. Zowel bijhet produceren zelf als het invoeren van de data in de machine.Het economisch positioneren van de knopen op een staalplaat isgeautomatiseerd. Daarbij is rekening gehouden met de hoogte van de knopenen de volgorde van produceren.Daarbij wordt de knoop genummerd en het knoopnummer zo gestanst dathet de orientering van de knoop in het net vastlegt.

DetailsDe grote uitdaging washet ontwikkelen van eenknoop die zowelkrachten alsbuigmomenten konopnemen en eenverbinding tussen allestaven kon maken.

Uitgangspunt is dat dehoogte van de knoopgelijk moet blijven.Daarom worden eenaantal staven verjongdnaar de knoop toe.

De knoop wordt in de vorm van een stermet vijf of zes armen uit een staalplaatgefreesd. Elke knooparm moest wordenuitgerekend. Het staafeind heeft eencomplexe geometrie en loopt tussentwee armen van de knoop. De knoop ligtterug t.o.v. het staafeind om een keelnaadte bewerkstelligen.

Positioneringvan knopen opde staalplaat. Denummering isvoor demontagevolgorde.


SamenvattingDoor de inzet van computers is het mogelijk om een com-plex project als dit te bouwen en de kosten binnen deperken te houden. Daarvoor is niet alleenstandaardsoftware nodig maar ook custom software dieontworpen moet worden door hoog gekwalificeerdpersoneel.Het is van belang bij het ontwerp van de geometrie omde productie en montage erbij te betrekken en niet alleende vormen op elkaar af te stemmen.

LogistiekEr zijn acht zones gedefinieerd die vervolgens in 2delen zijn verdeeld. Een andere montagevolgordehad meer materiaal bespaard maar was logistiekniet mogelijk.Een deel werd in de werkplaats samengebouwd totzogenaamde ladders. Deze werden zo grootmogelijk gebouwd. De afmetingen werden beperktdoor het transport.

MontageAanvankelijk wilde men het dak in gedeelten bouwen om eerder met hetpleisterwerk te beginnen. Dit is echter niet mogelijk vanwege de complexestatica van het dak.Om het dak te steunen en gelijktijdig daaronder te kunnen werken werd eenwaterdicht tijdelijk platform gemaakt. Op het platform werden 600 “Props”geplaatst die de geprefabriceerde ladders ondersteunden. Na het afstellenvan de “Props” worden de ladders gepositioneerd. Daarna worden losse staventussen de ladders gezet en vastgelast.Zoals eerder aangegeven moest het dak een zeeg krijgen. Met de “Props”werd het dak gelijkmatig ontlast waardoor het zijn eindvorm bereikte. Hetontlasten gebeurde in een aantal fasen en per zone (de diagonalen zijnbijvoorbeeld aanzienlijk stijver).


Eden Project in New EdenHet Eden project bestaat uit een S-vormigeaaneenschakeling van geodetische koepels waarinexotische planten voor het botanisch instituut vooronderwijs, onderzoek en publieke attractie wordengehuisvest. De bolvormige kassen liggen in eenvoormalige steengroeve ingebed in het heuvelachtigelandschap. De koepels variëren in grootte. De grootstekoepel heeft een diameter van 100 meter met een hoogtevan 50 meter. De geometrie van de koepel is afgeleid vande geodetische koepels van Fuller en is opgebouwd uitallemaal identieke zesvlakken.De constructie van dekoepels is zo transparant mogelijk ontworpen. Dezesvlakken van de koepel zijn opgebouwd uit stalenbuisprofielen met een diameter van 193.7 mm die wordengekoppeld met behulp van een MERO knooppunt.

Project:Opdrachtgever:Constructeur:Architect:Hoofdaannemer:Bruto vloeroppervlakte:Bouwprijs:Start ontwerp:Opleveringsdatum:

New Eden Cornwall Eden Project Ltd., co-founders Ball & Smith

Antony Hunt Associates Nicholas Grimshaw & Partners

McAlpine Joint Venture 23.000 m2

Hfl. 175 miljoen januari 1996

voorjaar 2001


Om de bol meer stijfheid te geven isde koepel aan de binnenzijdeonderspannen met RVS kabels. Dekussens zijn van translucente ETFE(Ethylene Tetra Fluoro Ethylene), eenlichtgewicht folie met hoge sterkte-eigenschappen, en staan onder drukten gevolge van de lucht. Dedetaillering van een knoop van dekoepelelementen wordt hiernaast enhierboven weergegeven.


Project:Opdrachtgever:Constructeur:Architect:Hoofdaannemer:

Hoofdkantoor Nat.Nederlanden en ING bank BoedapestING Vastgoed

ABT Adviesbureau voor Bouwtechniek b.v.Erick van Egeraat Associated Architects (EEA)

CFE Brussel

Het oorspronkelijke idee was de walvis uit een dragendehuid te formeren, maar gezien de krappe tijd voor ontwerpen uitvoering is gekozen voor een spantenstructuur meteen zinkbekleding. De extra verdieping werd gecreeerddoor de nokken van de vier vleugels van het gebouw overde bestaande binnenplaats met elkaar te verbinden alshet nieuwe dak van het pand. Daaronder werd met enigevides ter plaatse van de binnenplaats de extra verdiepingten behoeve van kantoorruimte ontworpen. De walvis waseen ruimtelijk element op het nieuwe dak, uitkijkend overde skyline van Boedapest, buiten de zichtlijnen vanaf destraat. Door het nieuwe dak grotendeels in glas uit tevoeren vormt de walvis een zwevend element in deuitbreiding van het gebouw.

ArchitectuurIn 1992 gaf ING Vastgoed ArchitectengroepEEA opdracht voor het Andrassy project, hetontwerpen van een nieuw hoofdkantoor voorNationale Nederlanden Hungary LTD en INGBank in Boedapest. De opdrachtgevershadden gekozen voor uitbreiding en renovatievan een neo-renaissance gebouw uit de 19eeeuw met een inpandige hof aan de AndrassyUt 9 in het centrum van Boedapest. DeHongaarse monumentencommissie hadbepaald dat geen veranderingen ofaanvullingen aan de buitenzijde vanaf destraat zichtbaar mochten zijn.Een oplossing werd op twee vlakkengekozen: ten eerste een zorgvuldigerestauratie van het bestaande gebouw en tentweede een uitbreiding die zich naadloos aande bestaande gebouwmassa aanpast.De voormalige salon op de eerste verdiepingwerd tot een vergaderzaal voor de bankingericht. Het Jugendstiel dekor op wandenen plafond werd gerestaureerd en eenpassende meubilering voor de ruimteontworpen. De vergaderzaal voor deverzekeringsmaatschappij werd op debovenste verdieping gesitueerd boven hethoofdtrappenhuis in de zogenaamde walvis.Samen met de nieuwe verdieping onder hetdak was dit de grootste ingreep in hetbestaande gebouw.

Bouwkundig ontwerp Gerestaureerde gevel.


ConstructieDe schuine kapconstructies van de vier vleugels zijngeheel gesloopt en vervangen door een staalconstructie,waarin de nieuwe verdieping en het dak over debinnenplaats werden opgenomen.Ter plaatse van de walvis werden gelamineerde houtenspanten toegepast h.o.h. 600 mm, steunend op destaalplaatbetonvloer voor het boven het dak uitstekendedeel en eraan hangend voor het deel onder het dak.De verdiepingvloeren werden uitgevoerd instaalplaatbetonvloeren alsmede het gedeelte van het dakwaar de walvis was gesitueerd.Door de grillige vorm van de walvis is aanvankelijkoverwogen de spanten samen te stellen uit multiplexplaatdelen van 2x 40 mm, die overlappend konden wordengespijkerd en zo een afmeting van 80 x 600 mmverkregen.De uitvoerende aannemer vond echter eenbedrijf die de spanten als normaal gelamineerd tegen eenconcurrerende prijs wilde maken en het volledige gemisvan repetitie niet bezwaarlijk vond. De huid van de walvisis gemaakt door toepassen van dunne houten delen overde spanten, waarop de zinkbekleding werd bevestigd.

Rondom de walvis werd hetdak in glas ontworpen. Op ca1 m h.o.h. werden daartoegelamineerde glazen liggerstoegepast tussen dehoofdliggers van staal, om detotale constructie opuitdrukkelijke wens van de ar-chitect zo transparantmogelijk te maken.

spanten hangend aan staalconstructie

Aanvankelijk was het idee om ook de pendeltjesvan glas te maken maar dit werd uiteindelijk tegewaagd gevonden. Het glasdak ontleend zijnvormvastheid aan het opsluiten tussen deopstaande dakranden.

De ingewikkelde vormenvan de spanten maaktenhet noodzakelijk deinformatie over maat-voering digitaal uit tewisselen tussen debetrokken partijen.

Glas


De oude kap op het dak. Staalconstructie nieuwe kap.

Gelamineerde spanten nieuwbouw.De begrenzende muren van het atrium werden voorzienvan een in het werk gesorte randbalk.

Het stalen gedeelte van de walvis. Boven en onder werdende gelamineerde spanten gemonteerd.

Speciaal ontworpen glazen trap opgebouwd ui t stripstaalmet T profielen.


Project:Opdrachtgever:Constructeur:Architect:Hoofdaannemer:StaalconstructiesGevelconstructies:

Stadhuis Alphen aan de Rijn (2002)Gemeente Alphen aan de Rijn

ABT Delft/VelpErick van Egeraat Associated Architects (EEA)

HBG Utiliteitsbouw Regio West, Capelle aan den IJssel Moeskops ,Bergeijk

Octatube Spacestructures, Delft

ArchitectuurBijna elk project heeft wel éénbijzonderheid die de aandachttrekt. Het Stadhuis Alphen aanden Rijn is duidelijk eenuitzondering op deze regel. Hetgebouw bezit namelijk eenveelheid aan bijzonderheden,die elkaar onderling bovendieningrijpend beïnvloeden. Het iszonder meer eenoverweldigend gebouw, datdoor zijn verschijningsvormreeds een extreme uitstraling heeft. Die verschijningsvorm had evenwel verregaandeconsequenties voor het constructief ontwerp, dat uiteindelijk op het scherpst van desnede tot stand is gekomen. Daarbij is dankbaar gebruik gemaakt van de ervaringen uiteerdere samenwerkingsverbanden tussen architect en constructeur.In constructieve zin kunnen we zelfs spreken van een overtreffende trap, want het ontwerpzit vol met bijzondere, constructieve onderdelen; onderdelen die functioneel wordeningezet. Extreem zijn de uitkraging, de scheefstand van het kantoor, de grote vides,loopbruggen en slanke gevel, de gebouwvorm, de hangdaken en de schuine kolommen.

Bouwkundig ontwerpHet bouwkundig ontwerp wordt gekenmerkt door een vrije vorm. Bij het Palet komt dittot uiting in een groot overstek, een enorme vide en veel gebogen en gekromdegevelvlakken. De transparante gevel is plaatselijk als klimaatgevel uitgevoerd en voorzienvan een zeefdruk.De vorm is niet zomaar tot stand gekomen, maar een logisch gevolg van programmaen omgeving. Het overstek zorgt ervoor dat op begane grond de doorgang vanuit deentree van het nieuw Stadshart naar de winkelstraten wordt gewaarborgd

Het Stadhuisprogrammabestaat uit drie gebouwen:een hoofdgebouw, eentussengedeelte en eenkantoorgebouw. Hethoofdgebouw wordt,vanwege de vorm van deplattegrond, ook wel hetPalet genoemd.


Overtreffende trapHet constructief ontwerp is zeker complex, maar was geen grote sprong in het diepe.Eerdere samenwerkingsverbanden tussen ABT en Erick van Egeraat (zowel zelfstandig alsin zijn Mecanoo periode), zoals bij de RUL in Leiden (scheefstand gebouw), de TU BibliotheekDelft (schuine gevels en gekromd dakvlak), de Ichthus Hogeschool Rotterdam (grote videsen door loopbruggen gesteunde gevels) en de FEM in Utrecht (horizontale stijfheid doorlange loopbruggen), leverden voldoende ervaring op om met een gerust hart(constructeursgevoel !!) in dit project bepaalde principes opnieuw te gebruiken en zelfsverder uit te bouwen. Wat het Stadhuis evenwel nog complexer maakt, is dat alle voorgaandeervaringen nu gecombineerd worden toegepast, met als extra’s een sterk gekromde gevelen een extreem overstek. Er mag hier daarom met recht worden gesproken van eenovertreffende trap.

Integrale benaderingHet constructief ontwerp begint dan met het benoemen van alle factoren die bij het ontwerpeen rol spelen. Het gaat tenslotte om een door architect en constructeur gepropageerde,integrale benadering van het ontwerp.Naast flexibiliteit en afstemming met de installatie speelt een aantal specifieke constructievezaken. Vooropgesteld moet worden, dat de materiaalkeuze voor de constructie van debovenbouw feitelijk zeer logisch was en daardoor vrij snel in hoofdlijnen tot stand konkomen. Grote overspanningen voor lichte daken zijn eenvoudiger te produceren in staal.Grote uitkragingen kunnen zonder tijdelijke onderstempeling eenvoudiger in staal wordengemaakt. Op deze wijze wordt het skelet al snel een bepaalde richting opgestuwd.

FEM Utrecht

Het overstek en de scheefstandvan de kolommen hebben eengrote invloed op het totale skeletdoor de optredende horizontalekrachten. Verder speelt deafstemming van de vrije vorm opde tamelijk geordende,ondergronds gesitueerdeparkeergarage een rol. Dit laatsteis opgelost door in de garage eenbalk aan te brengen, die dekrachten afleidt naar een aantalin de garage geplaatstekolommen. Deze balkaccentueert direct, in de garagezelf, de contouren van debovenbouw.

Bibliotheek TU Delft Ichtus Hogeschool


ScheefstandDe scheefstand van dekolommen zorgt voor eenbijzondere complicatie.Door de scheefstandhebben de kolommen deneiging om te vallen, tenzijde vloer wordtdoorgekoppeld naar eenstabiel element. Ditbetekent dat de kolommengeschoord moeten zijntotdat de druklaag isverhard.

PaletDe constructie van het Palet is opgebouwd op een aantalpijlers, waarbij optimale transparantie is nagestreefd.Allereerst is vanuit de constructie als uitgangspunt gestelddat alle gekromde elementen lijnvormig moesten wordenuitgevoerd. Alle gebogen elementen, in de gevel of hetdak, zijn uitgevoerd in staal of hout. Een stalen kolom isdoor walsing, of een dakligger is door uit gaan vangelamineerd hout eenvoudiger gekromd uit te voeren dangekromde wandachtige elementen.De betonnen elementen hebben, met uitzondering vande betonnen kern, allemaal een vlakke geometrie. Dit isvoor het gehele project als aanpak of constructief con-cept doorgezet.Verder is in de dimensionering van de schachten rekeninggehouden met extra stijfheid waardoor zijn capaciteit zorgtvoor een neutralisatie van optredende horizontale krachtendoor de windbelasting en scheefstaande kolommen.Naast deze wanden is, aan het einde en loodrecht op hetvakwerkspant, ook nog een stabiliteitsverband in staalaanwezig.De vloeren bestaan uit kanaalplaten en ter plaatse gestorte

GevelHet gebouw heeft een verscheidenheid aan geveltypen(o.a. glas, natuursteen en zink). Voor de constructie wasde glasgevel aan het transparante overstek het meestcomplex. Dit omdat de kozijnloze gevel de horizontale enverticale vervormingen van het overstek moet volgenzonder onder te hoge spanning te komen staan. Hierdoorzijn strenge eisen gesteld aan de toelaatbarevervormingen.

stroken. Deze vloeren zijn grotendeels met geïntegreerdeliggers (THQ en SFB) uitgevoerd.

Voor het overstek zijn in de ontwerpfase varianten in matevan uitkraging en hoogte beschouwd. Uiteindelijk isgekozen voor twee hoofdvakwerken over twee niveaus.De constructiehoogte van het vakwerk is hiermeegeoptimaliseerd en de constructie elementen in deraadzaal worden tot een minimum beperkt. De uitkragingis ca.22 m. Door spanten in dwarsrichting wordt ook degevel en eerste verdieping aan deze verbandenopgehangen, met als gevolg een kolomvrije raadzaal.In het dak en gevel zijn gekromde stalen IPE liggers engelamineerde houten liggers toegepast.

Een ander markant onderdeel binnen het Palet wordtgevormd door het grote atrium. Een tweetal enormeloopbruggen doorkruist deze ruimte. De loopbruggensteunen de gevel horizontaal met het oog op dewindbelasting en kniklengte van de gevelkolommen.


Complicaties met de gevelDe uitwerking is niet zonder slag of stoot gegaan. Met namede aansluiting op de glasgevel leverde (door bijzondere eisenvoor dit type gevel) de nodige complicaties op. De opzet vanhet gebouw met een groot overstek en veel schuinstaandekolommen, levert vervormingen op die de gevel moet volgen.Deze vervormingen zijn niet alleen horizontaal, maar ookverticaal en soms een combinatie van deze twee bewegingen.Het overleg over de optredende bewegingen van dehoofddraagconstructie en de aansluiting op de glazen gevelmet dit speciale type klemdetaillering heeft tijdens deuitvoeringsfase, ondanks vooroverleg in de ontwerpfase,geleid tot de nodige verstijvingen in de hoofdconstructie enaanpassingen in de gevel.

SCADe ruimte van het SCA (ca.38 x 54 m) wordtbijna kolomloos overspannen. Het dakheeft een complexe vorm die is opgebouwduit afgeknotte kegelvormen, met eenkromming in twee richtingen. Een aantalgekromde hoofdvakwerkliggersondersteunt de gordingen. Deze gordingenbestaan uit enkelvoudig gekromde,gewalste vollewandliggers, die de stalengeprofileerde dakplaten dragen.De gordingen zijn enkel op sterktegedimensioneerd; voor de vervormingen isalleen gekeken naar het wateraccumulatie-effect en naar de doorwerking van devervormingen naar de bouwkundigeonderdelen.Bijzondere zorg in het ontwerp is besteedaan de detaillering van onderdelen en aande vorm van de hoofdspanten enkolommen.

Koppeling tekenen en rekenenDe complexe geometrie van het gebouwis ingevoerd in het computerprogrammaMechanical Desktop van de architect.Deze geometrie is ingelezen in hetrekenpakket Esa Prima Win dat door ABTwordt gebruikt. Deze koppeling lijkt ideaal,maar blijkt in de praktijk nog gevoelig tezijn.Kleine aanpassingen in de geometrie vande architect kunnen de nodige gevolgenhebben voor invoer en krachtswerking. In de praktijk bleek de geometrie zodanig complex, dat voor dit project de afspraak isgemaakt dat voor de hoofdmaatvoering het model van de architect uitgangspunt was.Bij deze complexe vormen is het zaak dit model bij start besteksgereed te fixeren. Ditvraagt dan een hoger niveau qua uitwerking van de ontwerpende partijen.


project: erminals Waldpark im Bornstedter Feld (Potsdam)ontwerper: Bureau B +B stedebouw en landschapsarchitectuur (Amsterdam)constructeur: ABT adviesbureau voor bouwtechniekoppervlakte: 16 ha.bouwprijs: DM. 7 miljoen (inclusief aankleding terminals en inrichting terrein)opleveringsdatum: 2000

In het noorden van de voormalige Oostduitse stad Potsdam is er in het hart van eengrote nieuwbouwwijk een volkspark gerealiseerd met vol op sport-, spel- enrecreatiemogelijkheden. Naast haar recreatieve functie voor de inwoners van Potsdammaakt het park deel uit van het tentoonstellingsgebied van de Bundesgartenschau 2001met ongeveer 6 miljoen bezoekers. In het volkspark ligt een 16 hectare groot Waldpark,dat zich moet ontwikkelen tot een stukje natuur met een grote ecologische waarde. Indeze natuurlijke omgeving zijn op een zorgvuldig wijze een viertal terminals ingepastdie sport- en spelmogelijkheden bieden voor de bezoekers van het park en functionerenals verzamelplekken in het park. Deze terminals hebben de verschijningsvorm vanvreemde, buitenaardse betonsculpturen. De ongedefinieerde en speelse organischevormen van de terminals zorgen ervoor dat iedere bezoeker de terminals op zijn eigenmanier kan interpreteren. Aan iedere terminal is een thema verbonden die aan de naamkan worden afgeleid. Zo zijn er de sportterminal, de zitterminal in de vorm van eenopgeblaasde sofa, de glijbaanterminal en de springterminal met daarin opgenomeneen viertal trampolines.

Om de gewenste organische vormen en de duurzame oppervlaktestructuren van determinals te realiseren is er gekozen voor het constructiemateriaal beton. Vanwegeeconomische aspecten zijn de terminals uitgevoerd met een kern van gestabiliseerdzand en een constructieve afwerklaag in de vorm van gewapend spuitbeton aangebrachtop strekmetaal. Het voordeel van de toepassing van gestabiliseerd zand is dat deorganische vorm zeer nauwkeurig gemodelleerd kan worden. Om schade ten gevolgevan temperatuur en vorst te voorkomen is het spuitbeton met 2 lagen wapening uitgevoerdom zo te grote scheurvorming te voorkomen. Hierdoor diende het spuitbeton in eendrietal lagen te worden aangebracht. De terminals zijn allen op staal gefundeerd metonder de kern van cementgebonden zand 30 cm grondverbetering. De verticale belastingop de terminals wordt via het spuitbeton afgedragen op het gestabiliseerde zandpakket.De horizontale belastingsafdracht vindt plaats van het spuitbeton naar destrokenfundering aan de randen van de terminals.

Een uitzondering op dit constructieprincipe is gemaakt voor de klimwand van desportterminal en de glijbaanterminal. Bij de eerstgenoemde terminal is de uitkragendevorm niet te realiseren in gestabiliseerd zand. Vandaar dat hier gekozen is voor eenconstructie van ter plaatse gestorte betonnen wandschijven die wederom zijn afgewerktmet gewapend spuitbeton op strekmetaal. De glijbaanterminal is een op zichzelf staandetrappenhuis met een inwendige trap. De constructie hiervan is opgetrokken in beton envanwege de eenvormige verschijningsvorm van de terminals ook hier afgewerkt metspuitbeton.Het constructieve tekenwerk heeft volledig 2 dimensionaal in AutoCAD plaatsgevonden.

Architectuur


De constructieve plattegrond en de verticalen doorsnedenvan de sportterminal laten zien hoe de organische vorm isgerealiseerd.


project: Keuringsdienst van Waren regio Zuid-West (Zwijndrecht)opdrachtgever: Rijksgebouwendienstarchitect: Venhoeven CSconstructeur: ABT adviesbureau voor bouwtechniekaannemer: Maas-Dijken Bouwstaalconstructiebedrijf: Bemaconetto vloeroppervlakte: 8.200 m2

bruto vloeroppervlakte: 10.000 m2

bouwprijs: ca. Hfl. 25 miljoenopleveringsdatum: 2002

Architectonische ontplooiing naar binnen gerichtDirect naast het centraal station van Zwijndrecht wordt in opdrachtvan de Rijksgebouwendienst de nieuwbouw van het laboratoriumvoor de Keuringsdienst van Waren gerealiseerd. Het gebouw isontworpen door architect Ton Venhoeven en omvat een sterkgevarieerd programma met een grote verscheidenheid aan functies.Naast kantoorruimte zijn er labzalen met aanverwante ruimten alscellen t.b.v. monstervoorbereiding en een drietal onderzoekshallen:de hal groot onderzoek, de hal bijzonder onderzoek en de mixruimte.Deze drie ruimten zijn in verband met trillingen ten gevolge van geluiden machines allen onafhankelijk gefundeerd ten opzichte van hethoofdgebouw. Hoewel de verschijningsvorm anders doet voorkomenis er dus niet sprake van één gebouw, maar van een viertalgebouwen. De architectuur van Venhoeven heeft hierbij veel wegvan het credo van de Weense architect Adolf Loose, dat de architectuur zich naar buiten toe zwijgt om naar binnen toein heel haar hoedanigheid te ontplooien. Deze openbaring van innerlijke vrijheid uit zich in het laboratorium in deverschillende niveauverschillen per verdiepingsniveau en het grote aantal atria in het gebouw. Op deze manier ontstaater op iedere plek een ander beeld van het gebouw met steeds weer verschillende doorkijkmogelijkheden, wat eeninteressant spectra van beelden en ervaringen bij de gebruikers oproept. De uiterlijke verschijningsvorm wordt bepaalddoor een golvende aluminium doos waarbij op schijnbaar willekeurige plaatsen uitkragingen aan het gebouw zijngeplakt. De voorbijganger krijgt hierdoor samen met de geringe transparantie maar weinig vat op het gebouw en zalhet dan ook al snel bestempelen als onaards.

De plattegrond van de 1e

verdieping van hetlaboratorium met in kleuraangegeven de verschil-lende niveau’s op ditniveau.De stabiliteitselementenzijn in de plattegrond vetgedrukt weergegeven.De stabiliteitsvakwerk-spanten gecodeerd meteen letter waarborgen destabiliteit in de leng-terichting van hetgebouw.De stabiliteitsvakwerkendie zijn gecodeerd meteen cijfer verzorgen destabiliteit in de


complex en boeiend krachtenspelDe bovenstaande architectonische opvatting heeft verregaande gevolgen voor de constructie. De vele niveauverschillenin het gebouw, de atria op constructief ongunstige plekken en de gebogen langsgevels zorgen voor een complexgeheel en een boeiend krachtenspel. Hetgeen wordt versterkt door de grote uitkragingen aan de kopse zijde en descheefstaande en weggevallen kolommen ten gevolge van de gridwijziging ten behoeve van het functioneren van deparkeergarage. Beide laatste aspecten veroorzaken samen een grote horizontaalkracht in het gebouw wat heeftgeresulteerd in een verzwaring van de stabiliteitselementen.Voor het constructief concept, een staalskelet met kanaalplaatvloeren en geïntegreerde liggers, is gekozen vanwegede grote uitkragingen en overspanningen in het gebouw en vanwege de grote mate van flexibiliteit van dit concept. Destalen liggers overspannen hierbij in de korte richting (5.4m) en de kanaalplaten overspannen in de lange richting (8.0-12.0m). De hoedliggerprofielen in de gevel zijn om de gekromde gevellijn te volgen op verschillende plaatsen geknikten volledig doorgelast uitgevoerd. Dit aangezien het buigwalsen van dergelijke profielen niet mogelijk is. De uitkragingenaan de kopse zijde zijn gerealiseerd met verdiepingshoge vakwerkliggers evenals de 25m grote overspanning in hetgebouw die is ontstaan door het wegvallen van kolommen in verband met het functioneren van de parkeergarage.

arbeidsintensieve uitwerkingDe uitwerking van het ontwerp is arbeidsintensief. Dit wordt veroorzaakt door de lage repetitiegraad, het complexegrid met de vele niveauverschillen en de lastige detaillering van de knopen in het staalskelet door het aansluiten vanveelal gesloten stalen profielen. Bovendien moest bij de detaillering van de staalconstructie rekening gehouden wordenmet de architectonische wens dat de knopen in het zicht moesten blijven en dus ook aan de esthetische eisen van dearchitect moesten voldoen.Het niet voldoende afstemmen van de plannen tussen de architect en de constructeur in de bestekfase en de tijdsdrukop het proces in de uitvoeringsfase hebben geleid tot grote meningsverschillen tussen de betrokken partijen. Hettekenwerk van het staalskelet in de uitvoeringsfase is door het staalconstructiebedrijf in het 3D-tekenpakket X-steelopgezet, nadat een eerste poging met een 2D-tekenpakket was gestrand in verband met de complexe maatvoering inde hoogterichting van de constructie. Bovenstaande heeft geleid tot een aanzienlijke vertraging in het bouwproces eneen spanning om te snijden tussen de betrokken partijen. Hetgeen de samenwerking zeker niet ten goede is gekomen!

De stabiliteit wordt gewaarborgd door een drietal vakwerkspanten in de gevel en een tweetal stalen stabiliteitskernenrondom de trappenhuizen in het gebouw waarvan één kern in de lengterichting van het gebouw buigslap is uitgevoerdin verband met mogelijke scheurgevaar van de druklaag ten gevolge van krimp.Het staalskelet is, op de geïntegreerde liggers na, volledig voorzien van een brandwerende verf om aan debrandwerendheidseis van 60 minuten te voldoen. Op die plaatsen waar de onderflenzen van de geïntegreerde liggersniet in het zicht komen zijn de liggers bekleed met een brandwerend plaatmateriaal

3D-figuur X-steel


De eerste fax zag er als volgt uit.

Het volume moest in de lucht boven het water zweven (en zo een vrije uitkijk over hetwater laten). Verder kraagt het gebouw in eerste instantie zo’n 20 meter uit.

Project:Opdrachtgever:Constructeur:Architect:Hoofdaannemer:

Entreepaviljoen FloriadeGemeente Haarlem

ABT Adviebureau voor BouwtechniekErick van Egeraat Associates Architects

In december 2000 worden 3 architecten gevraagd voor een meervoudige opdracht. Het zijn Erick van Egeraat,Asymptote architect (New York) en Foreign Office Architects uit Londen. De ambitie druipt weer van de vraagstellingaf. De opgave lijkt onmogelijk.Ontwerp een entreepaviljoen voor de Floriade. Drijvend op het water. Te hergebruiken. Opdracht wordt in januari 2001verstrekt. Eind 2001 moet het worden opgeleverd.

Donderdag 15 december 2000 belt Erick van Egeraat ABT op voor medewerking. De dinsdag erna (5 dagen later)moet het ontwerp gereed zijn en moeten we samen een presentatie verzorgen.

Aanleiding

Met Erick van Egeraat en Mecanoo hebben we aan ca 40projecten gewerkt, ca 10 zijn nog niet gebouwd, 5 zullennooit gebouwd worden. Projecten die heel veel energiehebben gekost doch wel prachtige resultaten hebbenopgeleverd.

Al nadenkend hoe bouw je een dergelijke opgave, hoeovertuig je een beoordelingscommissie, hoe kunnen wedit beheersbaar maken in proces, kosten maar ook voorons zelf hebben we na een weekendje gezamenlijkpuzzelen dinsdag een constructief architectonischontwerp afgeleverd.

De referenties zijn:

- Thema Floriade is “feel the art of nature”,de huid is van stro

- Het refereert naar een schip in aanbouw.Het refereert naar een landend space ship

- Het moet voor een groot publiek begrijpelijk zijn.


Project:Opdrachtgever:Constructeur:Bouwkundige ondersteuning:Architect:Hoofdaannemer:

Renovatie flat Kleiburg in BijlmerWoning Stichting Patrimonium

ArupABT Adviesbureau voor Bouwtechniek b.v.

Greg Lynn

Hieronder een korte beschrijving van een recent project van ABT met één van de meest vooraanstaande Blobontwerpers;Greg Lynn. Het stuk is overgenomen uit de nieuwsbrief die ABT uitgeeft van December 2001.

Assisting office’, ‘facilitair bureau’ – het zijn slechts tweevan de namen die aan ABT Bouwkunde worden gegeven.Steeds meer Nederlandse én buitenlandse architectenbureausmaken van ABT’s bouwkundige dienstverlening gebruik.

Zo wordt momenteel met het Japanse architectenbureauSANAA gewerkt aan de uitwerking van het nieuwestadstheater in Almere, met het Deense architectenbureauNielsen, Nielsen & Nielsen (3xN) aan het MuziekGebouw /BIM-huis in Amsterdam en met het Office for MetropolitanArchitecture (OMA) aan het complex De Rotterdam.

In dit rijtje van bijzondere projecten misstaat een van denieuwste opdrachten zeker niet: de renovatie van de flatKleiburg door de Amerikaanse architect Greg Lynn. De juryomschreef het ontwerp als “onmiskenbaar vernieuwend,uitdagend en fascinerend”.

De renovatie van de flat (tien lagen, vijfhonderd woningen)is onderdeel van de grootschalige vernieuwing die in de

Bijlmermeer gaande is. Kleiburg is een van de zes flats dieom hun architectuurhistorische waarde behouden blijven. Hetuitgangspunt bij de renovatie is dan ook het behoud van degeest van het originele ontwerp.

Lynn heeft de flat opgedeeld in elf verschillende ‘buurten’.Het doel hiervan is bewoners meer verantwoordelijkheid tegeven voor hun eigen buurt. De elf ‘buurten’ krijgen iedereen eigen entree en verkeerscirculatie. Hiervoor worden demeeste lange gangen vervangen door strategisch geplaatsteliften en roltrappen. De gangen die behouden blijven, wordenverbreed tot gemeenschappelijke buurtserres.Het nieuwe ruimtelijke systeem zorgt voor een grote variatieaan uitzichten, ruimtelijke verhoudingen en vormen. Hiermeewordt het monotone karakter van de flat doorbroken. Dit komtvooral tot uitdrukking in de vormgeving van de façade.

Op dit moment verkeert het project in de pre-VO-fase. Deuitvoering begint naar verwachting in 2003. In 2005 moethet gebouw klaar zijn. Opdrachtgever is WoningstichtingPatrimonium.

Bouwkundige dienstverlening aan architectenbureaus

ABT verzorgt voor architectenbureaus de volledige bouwkundige uitwerking van hun projecten. Ook steeds meerbuitenlandse bureaus maken van deze dienst gebruik. Zo koos de Amerikaanse architect Greg Lynn ABT als‘assisting office’ voor de opmerkelijke renovatie van de flat Kleiburg in de Bijlmermeer.


Hypar Folding

Hieronder een praktische beschrijving van het zelf maken van een hyparschaal.

Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002

Technology

Transcript of Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002