Optimalisatie van textielgevormde constructies

Auteur: Diederik Veenendaal, Block Research Group, ETH Zurich

Opkomst van complexe vormen

In het eerste decennium van het nieuwe millennium nam het aantal in het oog springende, complex gevormde projecten toe, zoals ondermeer de Disney Concert Hall, Los Angeles, van Frank Gehry, en het Heydar Aliyev Center, Baku, Azerbeidjan, van Zaha Hadid. De uitdagingen in maakbaarheid die dergelijke projecten met zich meebrengen, hebben geleid tot een explosie van vernuft. Digitale middelen om geometrie te rationaliseren en computergestuurde fabricageprocessen aan te drijven behoren in de hogere regionen van de architectuur en techniek tot de orde van de dag. Echter, ze zijn een gevolg van vormgeving als harde vereiste. Fabricage vormt een technisch probleem dat opgelost moet worden; een randvoorwaarde die pas later wordt geïntroduceerd, in plaats van maakbaarheid als uitgangspunt in het ontwerp.

De vraag is eigenlijk niet hoe zulke vormen te realiseren, maar wat voor vormen, constructieve vormen welteverstaan, elegant verwezenlijkt kunnen worden.

Materiaal alleen daar waar nodig

Het artikel beschrijft recente ontwikkelingen in optimalisaties van textielgevormde betonconstructies. De technieken zijn gebaseerd op de krachtenpaden van Pier Luigi Nervi, grafostatica van Rober Maillart, form-finding van Antoni Gaudi en Heinz Isler.

ESO en textielmallen

Voor het experimentele gebouw NEST HiLo, in Dübendorf, Zwitserland, ontwikkelde de Block Research Group het prototype voor het 'funicular floor system' in staalvezelversterkt, zelfverdichtend beton, dat 70% gewicht bespaart. Daarnaast is een flexibel gevormd dubbelgekromd schaaldak ontworpen met behulp van evolutionary structural optimization (ESO) en textielmallen. Maakbaarheid was een van de belangrijke criteria in het toegepaste multi-criteria genetisch algoritme. Het resultaat: een dak van 150 m² met overspanningen tot 9 m en een gemiddelde betondikte van slechts 8 cm, lokaal zelfs maar 3 cm.