Rapportage SpeerpuntgroepVrijheid vormgeving constructie 2002              “If you were a           Platonist you could   ...
Vrijheid Vormgeving 2002InhoudsopgaveVoorwoord                                                                 31.    Inle...
Vrijheid Vormgeving 2002Bijlagen:Columns & interviewsB.1    Willem Jan NeutelingsB.2    Lars SpuybroekB.3    Harald KloftB...
Vrijheid Vormgeving 2002Vrijheid Vormgeving constructie 2002 (”Over blobs’)Eindrapportage speerpuntgroepElk jaar zijn een ...
Vrijheid Vormgeving 20021.    InleidingDe vormgeving van bouwwerken wordt mede bepaald door de constructieve mogelijkheden...
Vrijheid Vormgeving 20022.    Speerpuntgroep vrijheid vormgeving2.1    ProbleemstellingDe ontwikkeling moet geplaatst word...
Vrijheid Vormgeving 20023.     Kader/literatuurstudie3.1    Ruimte-ervaring in de loop der tijdDe architectuur van gebouwe...
Vrijheid Vormgeving 2002Virtuele ruimte-ervaring in digitale tijdperk.De aanwezigheid van een absolute ruimte duidt op dea...
Vrijheid Vormgeving 20023.2    Experimenten in het verleden en wat brengt de toekomst?Dat architecten de wildste vormen wi...
Vrijheid Vormgeving 2002Een ander beroemd project was El Lissitzky’s ontwerpvoor horizontale wolkenkrabbers voor nieuweste...
Vrijheid Vormgeving 2002Wat brengt de toekomst?De virtuele wereldbeleving met de daarbij behorende stijl vaneen vrije orga...
Vrijheid Vormgeving 20023.3	     “Computing is about insight, not about numbers”Werkwijze Frank Gehry & Associates (FOG/A)...
Vrijheid Vormgeving 2002Gehry verplicht toeleveranciers en producenten om met CATIA te werken. Dit scheelt een hoop conver...
Vrijheid Vormgeving 20023.4	       Koppeling software, Blobs, en CAMHet is lang niet altijd het geval dat alle partijen me...
Vrijheid Vormgeving 2002BlobsVoor het principe van de koppeling maakt het niet uit of het ontwerp een Blobis. Wel is een B...
Vrijheid Vormgeving 2002CAM (Computer Aided Manufacturing)De plaats van CAM software in het ontwerpproces is weergegeven i...
Vrijheid Vormgeving 2002Hieronder een korte beschouwing van de toepasbaarheid van CAM voor eenaantal materialen.-	        ...
Vrijheid Vormgeving 2002-	        staal/stenen beplatingBij stalen beplating is “producing in lots of one” concurrerend. H...
Vrijheid Vormgeving 2002 Prent uit boek met werkteke- ningen/bouwtekeningen oorlogsschepen uit de 17de eeuw. Ouderwetse bl...
Vrijheid Vormgeving 2002Maatvoering van Blobs1 “Nauwkeurigheid is ook maar relatief”Nauwkeurigheid van CAD programma’s is ...
Vrijheid Vormgeving 2002                                         1   Curven                                             Be...
Vrijheid Vormgeving 2002Rapid PrototypingDefinitie: 	       “A proces that automatically creates a physical Prototype from...
Vrijheid Vormgeving 2002Toekomst-	       Onderhoud	        Wat te doen bij een uitbreiding over 10 jaar ? Het inlezen van ...
Vrijheid Vormgeving 20023.5 Reacties vanuit de praktijkIn bijlage 1 tot en 7 zijn enkele reacties opgenomen vanuit de prak...
Vrijheid Vormgeving 20023.7     ABT en vrije vormgevingBinnen ABT is altijd een fascinatie geweest voor ‘spannende’ vormen...
Vrijheid Vormgeving 20024   MATERIALEN4.1 InleidingDe vormgeving van bouwwerken, met de zogenaamdeBLOB architectuur wellic...
Vrijheid Vormgeving 2002De aanvankelijk consequent aanwezige scheiding tussenconstructie en afwerking is wellicht nog bij ...
Vrijheid Vormgeving 2002De vorm van koepels is dwingend al zijn er wel allerlei‘grapjes’ mee uit te halen zoals bijvoorbee...
Vrijheid Vormgeving 2002Koepels met geodetische staafverdeling in aluminium /staal kent in Nederland voorbeelden ino.a. Ge...
Vrijheid Vormgeving 20024.4 BetonBeton is een materiaal wat gegoten wordt en daardoorogenschijnlijk een zeer geschikt mate...
Vrijheid Vormgeving 2002Koepels in allerlei vormen zijn in hout veelvuldig gebouwd.Voor de grote koepels is een zogenaamde...
Vrijheid Vormgeving 2002Tot slot worden nog drie afbeeldingen getoond van methout gerealiseerde opvallende projecten: de k...
Vrijheid Vormgeving 2002Tentconstructies vereisen een onderconstructie van staal,hout, aluminium of een ander materiaal, d...
Vrijheid Vormgeving 2002Een ander voorbeeld is de hiernaast afgebeelde ruimtelijkestructuur [1].Dat er met kunststoffen in...
Vrijheid Vormgeving 20025. Constructiesystemen5.1 InleidingIn dit hoofdstuk worden verschillende typen constructiesystemen...
Vrijheid Vormgeving 20025.2 ConstructiesystemenBij het ontwerpen van draagconstructies heeft de constructeur de keuze uit ...
Vrijheid Vormgeving 20025.3 Constructiesystemen in blob-architectuurIn deze paragraaf worden de onderverdelingen zoals gen...
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002

2,285 views

Published on

Studie naar de state-of-art van digitale ontwerpen van architectuur en de bouwkundige en constructieve oplossing voor deze architectuur van vrije vormgeving

Published in: Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
2,285
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
5
Actions
Shares
0
Downloads
14
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Vrijheid vormgeving jp.den.hollander2002

  1. 1. Rapportage SpeerpuntgroepVrijheid vormgeving constructie 2002 “If you were a Platonist you could say that it had been lurking out there all the time, waiting for it’s cul- tural moment to arrive.” André Jorissen Ronald Wenting Gert Jan Rozemeijer Jan-Pieter den Hollander Walter Spangenberg
  2. 2. Vrijheid Vormgeving 2002InhoudsopgaveVoorwoord 31. Inleiding 42. Speerpuntgroep vrijheid vormgeving 52.1 Probleemstelling 52.2 Doelstelling 52.3 Aanpak 53. Kader/literatuurstudie 63.1 Wereldbeleving in de loop der tijd 63.2 Experimenten in het verleden en wat brengt de toekomst? 83.3 “Computing is about insight, not about numbers” (werkwijze FOG/A) 113.4 Blobs, CAM en koppeling software 133.5 Reacties vanuit de praktijk 233.6 Lessen in vrije vormgeving 233.7 ABT en vrije vormgeving 244. Materialen 254.1 Inleiding 254.2 Staal 274.3 Aluminium 284.4 Beton 294.5 Hout 294.6 Glas 314.7 Textiel 314.8 Kunststof 324.9 Ter afsluiting 335. Constructiesystemen 345.1 Inleiding 345.2 Constructiesystemen 355.3 Constructiesystemen in de Blob-architectuur 365.4 Relatie hoofddraagconstructie-afbouwsysteem 375.5 Afbouwsystemen 395.6 Projecten 405.7 Rekentechnische aspecten Blob-architectuur 416. Oplossingsrichting Blob-architectuur 426.1 Ontwerpaspecten 426.2 Oplosstrategieën 456.3 Résumé 51 1
  3. 3. Vrijheid Vormgeving 2002Bijlagen:Columns & interviewsB.1 Willem Jan NeutelingsB.2 Lars SpuybroekB.3 Harald KloftB.4 Kas OosterhuisB.5 Interview Wiljan HouwelingB.6 Interview Richard FieltProjecten 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 ProjectProjecten ABTB.19 Andrassy ProjectB.20 Stadhuis Alphen aan den RijnB.21 Terminals PotsdamB.22 Keuringsdienst van waren ZwijndrechtB.23 Floriade HaarlemmermeerB.24 Flat KleiburgB.25 Beschrijving hyparschaal 2
  4. 4. Vrijheid Vormgeving 2002Vrijheid Vormgeving constructie 2002 (”Over blobs’)Eindrapportage speerpuntgroepElk 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”.Deelnemers:André JorissenRonald WentingGert Jan RozemeijerJan-Pieter den HollanderWalter SpangenbergMet bijdragen van:De heer Van MaarschalkerwaartWiljan HouwelingHein RekveldtRichard FieltBert WürtzCarl Peter Goossen 3
  5. 5. Vrijheid Vormgeving 20021. InleidingDe vormgeving van bouwwerken wordt mede bepaald door de constructieve mogelijkheden.Met de opkomst van de computer ontstaan nieuwe vrijere gebouwvormen.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 kan Guggenheim New Yorkworden ingevuld?Veel tendentieuze publicaties (zie bijgevoegde literatuur) Misschien moeten de architecten zich bewust zijn (of doorbeloven nieuwe concepten. Zijn deze concepten echter de constructeurs meer bewust gemaakt worden) van dewerkelijk nieuw of zijn ze in werkelijkheid terug te voeren discrepantie tussen hun esthetische vormgeving en denaar oeroude constructieve principes. ‘maakbaarheid’ van deze ontwerpen. Als we het hebbenDit onderwerp boeit mateloos. Deels omdat de invulling over maakbaarheid praten we niet alleen over de relatievan de constructie bij dit type gebouwen vaak achterblijft tot de constructie maar ook de aansluiting op de afbouwbij de architectonische uitstraling. (een dubbel gekromd transparant element ?) en aspecten die te maken hebben met onderhoud en duurzaamheid.Mogelijk komt de fascinatie voort uit een mate frustratie.Frustratie dat we de ontwikkeling binnen de Binnen ABT hebben we dit onderwerp als speerpuntgroepconstructiebranche schijnbaar niet bij kunnen houden. binnen de adviesgroep constructie in 2001 opgepakt.In de producerende branche wordt dit type architectuurook wel “fluid architectural nightmares” genoemd. In hoofdstuk 2 is probleem-, doelstelling en aanpakDuidelijk is dat hier wordt gebroken met een wijze van aangegeven.systematisch bouwen. 4
  6. 6. Vrijheid Vormgeving 20022. Speerpuntgroep vrijheid vormgeving2.1 ProbleemstellingDe 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.De probleemstelling is eenvoudig: Wat zijn, bij het ontwerpen van blobs, de specifieke ontwerp-aandachtspunten en is er een oplosrichting vanuit de constructie aan te geven.2.2 DoelstellingDoelstelling 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 architektuur2.3 AanpakBinnen 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. 5
  7. 7. Vrijheid Vormgeving 20023. Kader/literatuurstudie3.1 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. Soufflot, Ste. GenevièveRuimte-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 centrumloze Superstudio (1969)ruimte-opvatting is, dat de dingen betekenisloos worden “A journey from A to B”;en dat er in de oneindigheid geen gevoel / referentie Straten en pleinen zullenbestaat waaraan maat en schaal kunnen worden ontleend. niet langer nodig zijn.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). Le Corbusier (1925) Voorstel stedebouwkundig plan Parijs 6
  8. 8. Vrijheid Vormgeving 2002Virtuele 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 welke Coop Himmelb(l)au (2000)productietechniek dan ook. Architectuur in de “gasfase”; ongrijpbaar voor de wetten van Newton.Uitbreiding Science Center, Pittsburgh (USA)inzendingen prijsvraagBovenstaande 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 de Ontwerp Jean Nouvelbezoekers virtueel alle uithoeken van Ontwerp UN-studio: van Berkel en Bosde 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 wetenschap Ontwerp Daniel Libeskind Ontwerp Bernard Tschumite 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. 7
  9. 9. Vrijheid Vormgeving 20023.2 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 sculpturale Erich Mendelsohn (1920-1921)vormen. Einsteintoren, Potsdam (Dld.)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 beperkt Vladimir Tatlin (1919)waren en het politieke klimaat instabiel was. Monument van de 3e InternationaleTatlins 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. Simbirtsjev (1922-1923) Ontwerp voor zwevend restaurant 8
  10. 10. Vrijheid Vormgeving 2002Een 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. El Lissitzky (1923-1926) Ontwerp wolkenbeugel, MoskouIn 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 te Frank Llyod Wright (1956-1959)dragen aan de onderliggende spiraalwand. Guggenheim museum, New YorkHet 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%! Jorn Utzon (1920-1921) Opera House in Sydney 9
  11. 11. Vrijheid Vormgeving 2002Wat 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. Ford Mustang; destijds o.a. populair vanwege zijnNieuw in het geheel is de centrale rol van de computer. Naast snelle ontwerp.de 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. De Mercedes–Benz; toekomstmodelcyberarchitect 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 rol Philips; consumenten-electronicadie 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 het Frank O’Gehry;nieuw te bouwen Guggenheim museum maar liefst een bedrag computeranimatie nieuw te bouwenvan 400 miljoen gulden en ook Rome bezint zich om de stad Guggenheim Museum, New Yorkweer opnieuw op de kaart te zetten. 10
  12. 12. Vrijheid Vormgeving 20023.3 “Computing is about insight, not about numbers”Werkwijze Frank Gehry & Associates (FOG/A)De basis van het ontwerp zijn nog steeds potloodschetsenen makettes. De vorm wordt niet in de computer ontworpenmaar de makettes/modellen worden 3D gescand. De scansleveren punten met een X,Y en een Z coordinaat. Deze datawordt de Blob genoemd.Conventionele CAD software kan niet overweg met dezedata. Probleem daarbij is vooral de beschrijving van devlakken tussen deze punten met NURBS.CATIA (een programma uit de luchtvaartindustrie) is in staatde vlakken te beschrijven. Het programma rationaliseert devlakken door ze op te delen in maakbare elementen zonderdaarbij de oorspronkelijke vorm aan te tasten. Wel is het zodat Gehry de computer als een gereedschap blijft zien datde kracht van de potloodschets niet kan evenaren.Verder kan het programma de CAD-CAM koppeling makenzodat het computermodel met een 5 assige freesmachineuit foam kan worden gesneden en daarna door de architectkan worden beoordeeld. Gehry zegt over deze werkwijze: 3D scannen geprototyped model, Experience Music Center in Seattle“This technology provides a way for me to get closer to the craft. In the past, there were many layers between my roughsketch 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 schets Jorn Utzon 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 Tekening 11
  13. 13. Vrijheid Vormgeving 2002Gehry verplicht toeleveranciers en producenten om met CATIA te werken. Dit scheelt een hoop conversie problemen enfouten die kunnen ontstaan door het exporteren en inlezen van de modellen. Daarnaast scheelt het natuurlijk ook hetwerk 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 dergelijkpakket te beheersen. Verder verliest CATIA zijn meerwaarde bij meer traditionele vormen.Wie krijgt er gelijk ?Some architects are angry, really angry, with Frank Gehry.They see his late work as whimsical and capricious. Tothem, he is a seducer of the public, promoterof frivolousfashions, and a corrupting influence on impressionableyoung designers.Others are envious. They admire the spatial bravura of workslike the Guggenheim museum Bilbao (1991-1997), butdissmiss them as singularities made possible by uniquelyindulgent clients and generous budgets.Gehry seems somehow to have slipped the constraints thatbind the average architectural Joe.But both camps get it wrong. Gehry has, in fact, found away of designing and building that is far more in tune withthe realities of our digitalizing, globalizing age than are thestale dogmas of machine age Modernism.He has created a powerful new architectural languageof computer-constructed curved surfaces, nonrepeatingparts, free-form composition, digital analysis, and globallydistributed 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.Het principe van een moedermodel dat ruimtelijk voor alle partijen de hartlijnen vastlegt kan gebeuren zonder dat allenmet 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 kanvertragen wanneer de communicatie tussen de partijenmoeizaam verloopt. 12
  14. 14. Vrijheid Vormgeving 20023.4 Koppeling software, Blobs, en CAMHet is lang niet altijd het geval dat alle partijen met dezelfde software werken gedurende het hele bouwproces. Zoalsaangegeven in de vorige paragraaf kleven daar ook nadelen aan. Daarom een beschouwing van het koppelen van dezesoftware. De koppeling ligt vaak kritisch; immers wanneer de tekening eenmaal goed ingelezen is kan de gebruiker metzijn kennis van het pakket goed uit de voeten en efficient aan de slag.Er zijn verschillende typen software die gebruikt worden in het ontwerpproces.High End software CAD software Reken software Maya AutoCAD 2002 Esa Prima Win TrueSpace MicroStation Technosoft Lightwave Arkey DIANA Rhinoceros ....... Ansys 3D Studio Max Solid WorksBelangrijk is de koppeling tussen deze pakketten die geschiedt middels het importeren/inlezen en exporteren van fileformaten. Nadeel is dat deze conversie altijd informatieverlies veroorzaakt; soms is dit ongewenst. Onderstaand schemageeft een voorbeeld van een koppeling tussen de verscheidene software paketten. Onder in/uit staat welke typen fileformaten het programma aan kan. De gestippelde lijn geeft de koppeling zoalsgemaakt bij het stadhuis in Alphen aanden Rijn. Te zien is dat de koppeling van AutoCAD MDT 5 rechtstreeks met Esa Prima Win gemaakt kan worden. Probleemdaarbij is dat het AutoCAD model dan geometrisch nauwkeurig en kloppend moet zijn. Esa Prima Win heeft namelijkbeperkte 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 gebruiktom te converteren. In de volgende paragraaf een nadere uitwerking van het CAM proces. AutoCAD 2002 AutoCAD MDT 5 dwg in/uit in/uit dwg dxf sat dwg dxf IGES stl 3ds dwf stl sat vrml/dwf dxf at g,s dw Rhinoceros dxf Maya IGES in/uit in/uit IGES sat dxf dwg dxf IGES dxf Esa Prima Win IGE S in/uit DIANA dxf IG epw ESType Omschrijving in/uit IGESdxf kan geen NURBS beschrijvenIGES kan wel NURBS beschrijven CATIAsat kan wel NURBS beschrijven in/uitstl gebruikt voor CAD - CAM dxf stl IGES dwgdwf voor internetvrml voor internet (real time) Koppeling software in bouwproces 13
  15. 15. Vrijheid Vormgeving 2002BlobsVoor het principe van de koppeling maakt het niet uit of het ontwerp een Blobis. Wel is een Blob een veel complexer object dan een Cartesisch volume alsbijvoorbeeld 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 alis dat in beginsel niet zo.Een belangrijk verschil is datde vlakken van de Blob metNURBS krommen wordenbeschreven. Dit heeft conse-quenties voor de in te lezenfile formaten uit de vorigeparagraaf. Het file formaat dxftrekt tussen de Blob coordi-naten namelijk rechte lijnenen geen vloeiende krommen.IGES kan dit wel. ontwerp inlezen in AutoCAD via dxf Esa Prima Win heeft alleen de mogelijkheid tot het inlezen van het dxf formaat. Het programma kan dus geen krommen inlezen.benadering Bij het stadhuis zijn de gekromde profielen be-gekromd naderd door een polygon. Lastig daarbij is hetprofiel 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 inlezen in AutoCAD via IGES gecontroleerd.Blob = Binary Large Object“Een grote hoeveelheid data die in onleesbare vorm in een database is opgeslagen zoals een plaatje of een muziekfragment”Probleem bij de Blob is het beschrijven van de vloeiende vlakken tussen de punten van de data.Dit gebeurt met zgn. NURBS.NURBS: MotivationB-spline curves are polynomial curves. While they are flexible and have many nice properties for curve design, they are not able torepresent 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. Thefollowing 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 degreetwo curve be represented with closed B-spline curve of degree 10?To address this problem, we shall generalize B-splines to rational curves using homogenous coordinates. Therefore, we have the nameNon-Uniform Rational B-Splines 14
  16. 16. Vrijheid Vormgeving 2002CAM (Computer Aided Manufacturing)De plaats van CAM software in het ontwerpproces is weergegeven in onderstaand schema. CAD CAM Control software software software Geometry NC program file fileDe 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 softwarezorgt voor een automatische generatie van deze file. Kort gezegd maakt de CAD software het ontwerp, de CAM softwareberekend 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 eentoolpath berekent met een constante Z-coordinaat. Het genereren en combineren van toolpaths op verschillende hoogtenwordt 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 machiningen die in staat is alle mogelijkheden van de machine exact aan te sturen. Deze software is meer bedoeld voor professionelemodelmakers die een model willen met nauwe toleranties.Mass customizationBinnen moderne produktietechnieken kent men het begrip producingin lots of one.Producing in lots of one is mogelijk door te produceren met behulpvan CNC (Computerized Numerical Controlled) machines. Het maaktvoor deze machines niet uit of ze 30 verschillende vormen uit een plaatmoeten snijden of 30 dezelfde vormen mits de invoer goed geau-tomatiseerd is. Dit betekent dat men concurrerend kan werken metstandaardelementen.Dit wordt aardig gellustreerd door een ouderwetse drukpers met eenprinter te vergelijken. Bij de drukpers kost het een hoop tijd om het ap-paraat in te stellen en produktiegereed te maken. Wanneer dit eenmaalgebeurd is kan de drukpers snel grote hoeveelheden tegen een lageeenheidsprijs produceren.Een laserprinter heeft een hogere stuksprijs maar is veel flexibeler. Dezeeigenschap zorgt voor computer gestuurde “mass customisation”. Wel ishet van belang om behalve naar het goed verlopen van de datastroom De fles kan uitstekend gemaakt worden m.b.v. CNC machines.te kijken ook goed naar de mogelijkheden van en beperkingen van de Het schaakstuk echter niet simpelweg omdat de frees er nietprinter te kijken; een zwart wit printer kan immers geen kleurenplaatjes bij kan (zie Rapid Prototyping) vorm benadert met vorm benadert met grid dat gericht is op grid geschikt voor mass het toepassen van een customization. Het standaard- onderzoek richt zich element, in dit geval op de knopen in het een vierkante plaat. Bij grid en het geautom- een plat vlak is dit nog atiseerd produceren enigszins te doen maar ervan (zie British Court bij een ook in Z-richting beschrijving). gekromd vlak wordt dit erg complex 15
  17. 17. Vrijheid Vormgeving 2002Hieronder een korte beschouwing van de toepasbaarheid van CAM voor eenaantal 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 A 1 bekistingselement Vorm B 9 bekistingselementen 18 m2 betonoppervlak 18 m2 betonoppervlakBij Vorm B zijn dus 9 maal zoveel bekistingselementen nodig hetgeen kostbaaris. Dit geldt ook voor prefab beton.Dubbelgekromd glas Eenzelfde principe als bijBij het Zollhoff kantorencom- beton gebruikt FOG/A voorplex heeft men een slimme glas. CATIA bepaald deoplossing gevonden voor het vorm van de mal en stuurtproduceren van de verschil- de CNC machine aan dielende mallen. Een rechthoekige de verschillende mallenbasismal wordt opgevuld met freest.styropor-blokken die dooreen 5 assige freesmachine zijn CATIA modelgemaakt. Na gebruik kan destyropor weer worden omges-molten en worden hergebruiktvoor de volgende vorm.Karel Vollers pakt het ontwikke-len van elementen voor dub- frezen malbelgekromde vlakken andersaan. Uitgaande van bestaandeframes en de torsiestijfheid vande regels en stijlen wordt eenstandaard profiel getordeerd.De glasplaat wordt op dezelfdemanier vervormd.Verder heeft hij het idee omgekromde glasplaten te makenin mallen met verstelbare com-puter aangestuurde pootjes. glas mockup 16
  18. 18. Vrijheid Vormgeving 2002- staal/stenen beplatingBij stalen beplating is “producing in lots of one” concurrerend. Het kost geen extraarbeid om de complexere plaatvormen uit te snijden en het materiaalverbruikblijft voor vorm A en vorm B gelijk. Wel moet de data stroom van CAD systeemnaar 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 voorhet maken van de gekromde natuurstenen gevels van de Disney Concert Hallwas erg succesvol.Beplating EMP, Seatle (2000)De beplating is bepaald doorCATIA met behulp van de mate-riaaleigenschappen (vervorm-ingscapaciteit) van het metaal.Alle plaatjes zijn verschillend !Nieuw qua werkwijze is bij ditproject dat een regelmatiggrid en repeterende delen zijnweggelaten. groen = optimale condities blauw = acceptabele condities geel = acceptabele condities rood = kromming van het vlak moet worden aangepastHoofdkantoor Swiss ReEen 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 180mhoge gebouw wordt gevormd door een gevelbuis bestaande uitdiagonale kolommen horizontalen en knopen (het “diagrid”). Degevel is in twee richtingen gebogen en de vorm is onregelmatig; deplattegrond start op een kleine footprint en dijt uit tot op bepaaldehoogte waarna de vorm weer versmalt tot in de top.De onregelmatigheid van de vorm brengt met zich mee dat decontructie-elementen niet uitwisselbaar zijn. Dit feit gecombineerdmet weinig plek op de bouwplaats (financial district Londen) vereisteen strenge logistiek.Elk van de 20 verdiepingen heeft 18 verschillende knopen . Dezeworden geproduceerd met lasrobots. De Nederlandse combinatieVictor Buyck-Hollandia is verantwoordelijk voor deze constructie.Bijzonder is, rekentechnisch gezien, zogenaamd parametrischmodelleren. Dit werkt net als een gewone spreadsheet; wanneerje ergens in de invoer een waarde wijzigt zet de spreadsheet ditautomatisch door naar de herberekende uitkomst. Bij een con-structie als deze is dat een must ! 17
  19. 19. Vrijheid Vormgeving 2002 Prent uit boek met werkteke- ningen/bouwtekeningen oorlogsschepen uit de 17de eeuw. Ouderwetse blobs (?).- houtIn 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 individuelewoningen. 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 alleelementen van elkaar verschillen; een recent voorbeeld is de eivormige fabriekvoor kunststofverwerking in March en Famenne (Ardennen) waar het zelfs vooreen fabriek mogelijk bleek de vorm van de toegepaste spanten te variëren. Dit ismogelijk geworden door het volledig automatisch instellen van de persmallen.Het variëren van de vorm heeft vaak ook variatie in de detaillering tot gevolg. Het Revolutionair ?prefabriceren van de details vereist bovenop de investering voor het automatisch .................................................verstellen van de persmallen een aanvullende investering voor het boren van But more advanced CAD/CAMgaten, het, onder verstek, afzagen van de elementen, etc. De mogelijkheden processes, as employed by Frankhierin tussen de verschillende fabrikanten van gelamineerd hout is nog vrij groot. Gehry are far more revolution- ary; they begin to illiminate,Bijvoorbeeld, de details voor het EXPO-Dach in Hannover is gemaakt door die rather than automate, traditionalfabikant die er de faciliteiten voor had (o.a. Derix in Niederkrügten). construction documentation. CAD/CAM steel fabrication, forDe ontwikkelingen gaan verder. Steeds meer fabrikanten investeren in geavan- example, can now be a largelyceerde apparatuur waarmee het principe “producing in lots of one” steeds beter paperless process that reliesuit de verf kan komen. Gezien de inspanningen van de industrie, zien zij in deze on transfer of digital files ratherontwikkeling mogelijkheden voor de toekomst. than shop drawings. ................................................. 18
  20. 20. Vrijheid Vormgeving 2002Maatvoering van Blobs1 “Nauwkeurigheid is ook maar relatief”Nauwkeurigheid van CAD programma’s is afhankelijk van de beschrijving van decoördinaten in het floating point systeem. Floating point systeem maakt gebruikvan de E-notatie. Bijvoorbeeld bij een 32 bit processor wordt 24 bit gebruikt voorhet 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 deuitkomst 10 en geen 9,999.Binnen een CAD systeem zoals GIS wordt gebruik gemaakt van een absoluut0-punt voor bijvoorbeeld het rijksmeetnet. Dit Rijksmeetnet gebruikte 25 jaargeleden een toren in Amersfoort als nulpunt. In het kader van EEG is dit veranderdin een nulpunt midden onder de Eifeltoren in Parijs.Het is al menig keer voorgekomen dat de architect zijn eerste ontwerp tekentmet als onderlegger een GIS situatie. Zonder te weten ligt het absolute nulpuntvan de CAD file 500 km verder weg. Alle berekeningen worden gemaakt vanaf ditabsolute nul punt. Hier ligt een cruciale fout tov. het floating point systeem: hoegroter het getal hoe groter de afwijking. Binnen het GIS is een nauwkeurigheidvan 5 cm voldoende, een 32 bit systeem voldoet hier aan. Bij een bouwkundigeplattegrond is een nauwkeurigheid van een 0,5 mm een must.Nauwkeurige berekeningen binnen een CAD systeem vragen dus wel zeker deaandacht om fouten te voorkomen. Titanium beplating Guggenheim museumEen goede methode om een eerste opzet te maken binnen een CAD systeem is het numeriek invoeren van de eerstelijnen van de systeem assen. Deze assen numeriek te kopiëren en te transleren. Hieronder kan dan in een aparte laag desituatie als onderlegger worden gelegd.Rotaties, alleen de hoog nodige uitvoeren, nooit een rotatie uitvoeren om op een andere orthogonale as entiteiten toete voegen om daarna het geheel weer terug te roteren. Beter is om je assenkruis te verdraaien of hetgeen wat geroteerdstaat in een blok of reference te plaatsen.Afwerking EXPO 2000 met spuitbeton Maatmodel van EXPO 2000 opgebouwd uit lagen van 30cm1 een bijdrage van Carl Peter Goossen van de afdeling Bouwkunde 19
  21. 21. Vrijheid Vormgeving 2002 1 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. 2 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: 3 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 4 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 testapsgewijze benadering van een curve construeren. Bijvoorbeeld een kolom op de bisectrice tus-door te facetteren met delen van 600mm 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. 20
  22. 22. Vrijheid Vormgeving 2002Rapid PrototypingDefinitie: “A proces that automatically creates a physical Prototype froma 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.“If you were a Platonist you could say that it had been lurkingout there all the time, waiting for it’s cultural moment to arrive.” 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 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. Desktop CNC machine Frezen RP model uit perspex 21
  23. 23. Vrijheid Vormgeving 2002Toekomst- 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. 22
  24. 24. Vrijheid Vormgeving 20023.5 Reacties vanuit de praktijkIn 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 FieltDe 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 vormgevingPraten 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 23
  25. 25. Vrijheid Vormgeving 20023.7 ABT en vrije vormgevingBinnen 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 Directeur Jan 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 24
  26. 26. Vrijheid Vormgeving 20024 MATERIALEN4.1 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 constructies Circus te Zandvoort (Soeters) [3.]beperkt 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 moeten 780 Third Avenue, New Yorkworden afgegeven. (Skidmore, Owings & Merrill) [4]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 lijnvormige 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. Hyparschalen [5] 25
  27. 27. Vrijheid Vormgeving 2002De 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 opent Bundes Gartenshau, Mannheimmogelijkheden voor de BLOB architectuur. (Mutschler und Partner) [5]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 lijnvormige 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 hiermee Tent van de toearegs [1]beperkter 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 reeks Capadocia, Turkije [1]van 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] 26
  28. 28. Vrijheid Vormgeving 2002De 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 Bindo dome, Mineapolis [1]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. Bundes Gartenschau, Mannheim (Mutschler und Partner) [5] Figuur 4.2.1: kruisende strippenEen 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. Forum, Tokio (Viñoly) [3] 27
  29. 29. Vrijheid Vormgeving 2002Koepels 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. Koepel van Carl Zeiss in Jena [1]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 mal Millenium Dome, Londen (Richard Rogers Partnership) [3]aanneemt. 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 toegepaste Museum of Dinosaurs, Fukui (Kurokawa) [10]profielvormen 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” op Tentoonstellingspaviljoen Aluminium Zentralede Hannover Messe. (Hannover Messe) [7] 28
  30. 30. Vrijheid Vormgeving 20024.4 BetonBeton 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). Kaiser Dome, Honolulu (Richter) [9]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. Bad Dürrheim ( )4.5 HoutHout 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 worden Bad Dürrheim ( )gebracht. 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. Expodak, Hannover (Herzog + Partner) 29
  31. 31. Vrijheid Vormgeving 2002Koepels 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. Buckminster Fuller [9]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 Kerk in Hongarij (Markovecz) [3](enkelhuidige ribpanelen) te bereiken is.Figuur 4.5.1: Het in de proef beschouwde element. Kerk in Kizhi (Rusland) [1]De ene hoek kon ( = 750 mm worden opgeteld alvorensde overige hoeken los van de grond kwamen. 30
  32. 32. Vrijheid Vormgeving 2002Tot 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. Venafro, italië (Samyn & Partners) [3]4.6 GlasDe 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. Bevrijdingsmuseum, Groesbeek (Croonen) [8]Verder onderzoek is noodzakelijk.4.7 TextielTextiel 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. Stadium, Bari (Renzo Piano) [3] 31
  33. 33. Vrijheid Vormgeving 2002Tentconstructies 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). Luchthaven, Denver (Fentress) [3]4.8 KunststofDe 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 beperkte Beschrijving van de vormen,afmetingen tegen elkaar worden geplaatst. De vlakken samen-gesteld met polyeders [2]ondersteunen 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). Tetrahedron Hexahedron Octahedron Dodecahedron Icosahedron Polyeders, basisfiguren voor allerlei vormen [2] E1 (de vijf Platonische Polyeders) R1 = (1) (E1n1sinn1 +cosn1 )1/n1 R1E2 R2 = n2 n2 (2) (E2 sin +R1n2cosn2 )1/n2Met deze vormentaal is bijvoorbeeld een loods ontwikkeldop het terrein van het StevinlaboratoriumNummer 4 bij de subfaculteit der Civiele Techniek van deTU te Delft. Vormen samengesteld met polyeders [2] 32
  34. 34. Vrijheid Vormgeving 2002Een 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. Bouwwerk van polyurethaanschuim [1]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. Toepassingen van Arall [12] Ruimtelijke structuur [1]4.9 Ter afsluitingWat 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? “Is de BLOB architectuur een menselijk streven om op een of andere wijze “het gevoel van binding met de natuur” terug te krijgen?” “Woning” van de Republikeinwever [11] 33
  35. 35. Vrijheid Vormgeving 20025. Constructiesystemen5.1 InleidingIn 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. 34
  36. 36. Vrijheid Vormgeving 20025.2 ConstructiesystemenBij 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 naarkrachtswerking,normaalkracht,buiging of een com-binatie van beide.Het tweede schemais naar Büttner/Hampe. In plaats vanonderscheid naarkrachtswerkingwordt in dit schemade tweedeling buig-slap versus buigstijfgemaakt. 35
  37. 37. Vrijheid Vormgeving 20025.3 Constructiesystemen in blob-architectuurIn 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 36

×