< Terug naar vorige pagina
Project
Ontwerp en analyse van schaarstructuren voor mobiele architecturale toepassingen. (IWT533)
Het past een snel veranderende samenleving om over structuren te beschikken die hun vorm en functie kunnen aanpassen om zo te voldoen aan wijzigende omstandigheden, of die snel en gemakkelijk kunnen worden ingezet om hun architectonische functie uit te oefenen en die achteraf verwijderd kunnen worden zonder beschadiging van de locatie. Hoewel het onderzoeksveld van ontplooibare structuren relatief jong is, is het principe van transformeerbare objecten en ruimtes continu toegepast doorheen de geschiedenis (de Mongoolse yurt, het velum van het Romeinse Colosseum). Tegenwoordig zijn de belangrijkste toepassingsgebieden de lucht- en ruimtevaartindustrie, die zeer compacte, lichtgewicht lading (zonnepanelen) vereisen, en de architectuur, zoals plooibare daken voor sportstadions (Wimbledon) of mobiele, tijdelijke lichtgewicht structuren (tenten voor noodsituaties, recreatieve doeleinden) [1]. Mobiele onderdaksystemen zijn ontworpen om bescherming te bieden tegen weeromstandigheden en om te functioneren als ruimte voor een breed spectrum van menselijke activiteiten (noodopvang na natuurrampen, expositie- en recreatieve structuren, tijdelijke gebouwen in afgelegen bouwplaatsen en verplaatsbare hangars en onderhoudsfaciliteiten). Over het algemeen hebben ze een weerbeschermend membraan opgehangen aan een transformeerbare staafstructuur, welke gemakkelijk kan worden verplaatst en snel kan worden gemonteerd op onvoorbereide sites [2].
Voor dit doel zijn een specifiek type ontplooibare structuren, nl. schaarstructuren zeer effectief: naast de makkelijke transporteerbaarheid hebben ze het grote voordeel van snelheid en gemak bij het opzetten en demonteren, en een grote volume-expansie tijdens de ontplooiing [3]. Schaarstructuren bestaan uit schaareenheden, die op hun beurt bestaan uit twee balkelementen die met elkaar verbonden zijn via een intermediair scharnier dat een relatieve rotatie toelaat. Door het aaneenschakelen van schaareenheden aan de eindknooppunten kan een driedimensionale structuur gevormd worden, die kan transformeren van een compacte bundel tot een volledig ontplooide en grotere configuratie (Fig. 1). Na ontplooiing wordt het mechanisme omgezet in een dragende constructie door toevoeging van mobiliteitsbeperkingen (zoals verankeringen).
Ontplooibare structuren verlenen de architectuur een dynamiek en multifunctionaliteit die conventionele statische structuren niet kunnen bieden door hun onvermogen zich aan te passen. Hoewel veel verschillende ontplooibare systemen zijn voorgesteld in de literatuur, hebben weinigen succesvol hun weg gevonden naar het gebied van de tijdelijke constructies. Een oorzaak hiervan kan gevonden worden in de complexiteit van het ontwerpproces [4-6], gebrek aan ervaring of het ontbreken aan informatie. De scharnierknopen, die de expansie van de structuur verzekeren tijdens het ontplooiingsproces, vereisen een zorgvuldige detaillering en een grondige kennis is vereist van de specifieke 2D-en 3D-configuraties die aanleiding geven tot een volledig ontplooibare geometrie. Het belangrijkste gegeven is dat er een direct verband bestaat tussen de geometrie van de schaarstructuur enerzijds en het kinematische en het structurele gedrag anderzijds, zowel tijdens de ontplooiingfase als in de finale ontplooide gebruiksfase. De tot hiertoe voorgestelde oplossingen zijn steeds 'ad hoc' en voor een specifieke toepassing, waarbij telkens het ontwerpproces opnieuw doorlopen moet worden en de ontwerper zich eerst alle aspecten hieromtrent moet eigen maken. Bovendien bemoeilijkt een specifieke oplossing het mogelijk hergebruik van componenten voor een andere toepassing. In het veld van de tijdelijke constructies kan het toepassen van een generieke, multi(her)configureerbare schaarcomponent, die afhankelijk van de toepassing, op een aantal verschillende manieren kan geschakeld worden tot een constructie, een meerwaarde betekenen.
Voor dit doel zijn een specifiek type ontplooibare structuren, nl. schaarstructuren zeer effectief: naast de makkelijke transporteerbaarheid hebben ze het grote voordeel van snelheid en gemak bij het opzetten en demonteren, en een grote volume-expansie tijdens de ontplooiing [3]. Schaarstructuren bestaan uit schaareenheden, die op hun beurt bestaan uit twee balkelementen die met elkaar verbonden zijn via een intermediair scharnier dat een relatieve rotatie toelaat. Door het aaneenschakelen van schaareenheden aan de eindknooppunten kan een driedimensionale structuur gevormd worden, die kan transformeren van een compacte bundel tot een volledig ontplooide en grotere configuratie (Fig. 1). Na ontplooiing wordt het mechanisme omgezet in een dragende constructie door toevoeging van mobiliteitsbeperkingen (zoals verankeringen).
Ontplooibare structuren verlenen de architectuur een dynamiek en multifunctionaliteit die conventionele statische structuren niet kunnen bieden door hun onvermogen zich aan te passen. Hoewel veel verschillende ontplooibare systemen zijn voorgesteld in de literatuur, hebben weinigen succesvol hun weg gevonden naar het gebied van de tijdelijke constructies. Een oorzaak hiervan kan gevonden worden in de complexiteit van het ontwerpproces [4-6], gebrek aan ervaring of het ontbreken aan informatie. De scharnierknopen, die de expansie van de structuur verzekeren tijdens het ontplooiingsproces, vereisen een zorgvuldige detaillering en een grondige kennis is vereist van de specifieke 2D-en 3D-configuraties die aanleiding geven tot een volledig ontplooibare geometrie. Het belangrijkste gegeven is dat er een direct verband bestaat tussen de geometrie van de schaarstructuur enerzijds en het kinematische en het structurele gedrag anderzijds, zowel tijdens de ontplooiingfase als in de finale ontplooide gebruiksfase. De tot hiertoe voorgestelde oplossingen zijn steeds 'ad hoc' en voor een specifieke toepassing, waarbij telkens het ontwerpproces opnieuw doorlopen moet worden en de ontwerper zich eerst alle aspecten hieromtrent moet eigen maken. Bovendien bemoeilijkt een specifieke oplossing het mogelijk hergebruik van componenten voor een andere toepassing. In het veld van de tijdelijke constructies kan het toepassen van een generieke, multi(her)configureerbare schaarcomponent, die afhankelijk van de toepassing, op een aantal verschillende manieren kan geschakeld worden tot een constructie, een meerwaarde betekenen.
Datum:1 jan 2011 → 31 dec 2014
Trefwoorden:Social Highrise, Truss Design, Design methods, Theory of architecture, Architecture, Social housing, Social highrise, Design education, Tensile structures, Education, Engineering, Harmonic Progression, Renovation, Formfinding, Building technology, renovation, Fire engineering
Disciplines:Burgerlijke ingenieurswetenschappen en bouwkunde, Materiaaltechnologie
Project type:Samenwerkingsproject