Bending-Active Tensile Facade Structure
2018
Dieses Forschungsprojekt befasst sich mit der Konzeption einer statischen, biegeaktiven Zugstruktur, die als Sonnenschutz-Fassadensystem fungiert. Es wird exemplarisch an der gläsernen Vorhangfassade eines der Bürogebäude des ETH Science City Campus in Zürich (Schweiz) angewendet, mit dem Ziel, den thermischen und visuellen Komfort für die Bewohner des Gebäudes zu verbessern.
Das vorgeschlagene Sonnenschutzsystem besteht aus schlanken Balken, die aktiv gebogen werden, und einer Reihe von vorgespannten Textilstreifen, die unter Spannung arbeiten. Bemerkenswert leicht, mit einem starken architektonischen Ausdruck, bietet diese Struktur eine integrierte Lösung, bei der die flexiblen Balken und Textilstreifen sowohl eine strukturelle als auch eine Sonnenschutzfunktion erfüllen. Die Bänder erfüllen zwei Funktionen: Zum einen formen und stabilisieren sie die aktiv gebogenen Balken, zum anderen fungieren sie als Sonnenschutz, der verhindert, dass die Sonnenstrahlen auf die verglasten Fassaden treffen. Jeder Balken ist an seinen Enden am Rahmen der Vorhangfassade verankert. Seine Form hängt zum einen von seiner Biegesteifigkeit ab, die aufgrund einer variablen Querschnittsgeometrie entlang seiner Achse variiert, und zum anderen von der Rückhaltewirkung der Vorspannstreifen, die der Konstruktion zusätzliche Stabilität und Steifigkeit verleihen.
Die globale Geometrie der Struktur wird durch eine Solaranalyse ermittelt, um Überhitzung und Blendung im Inneren des Gebäudes zu verhindern und gleichzeitig angemessene interne Lichtverhältnisse aufrechtzuerhalten. In diesem Entwurfskontext wurde der von (Boulic und Schwartz, 2018) vorgeschlagene formgetriebene Ansatz für biegeaktive Zugstrukturen übernommen. Im Gegensatz zu konventionellen Formfindungsansätzen, die keine direkte Kontrolle über die endgültige gebogene Form der Strukturen bieten, ist beim formgetriebenen Ansatz die gebogene Gleichgewichtsgeometrie von zweidimensionalen biegeaktiven Balken, die mit einem dreidimensionalen System von Zugelementen zurückgehalten werden, der Input des Entwurfsprozesses und nicht der Output. Die Bedingungen, unter denen sich solche biegeaktiven Balken im statischen Gleichgewicht befinden, werden mit Hilfe der grafischen Statik abgeleitet und zur Definition der Geometrie des Zugsicherungssystems verwendet.
Ein Prototyp der Sonnenschutzstruktur wurde im Maßstab 1:2 gebaut, um eine qualitative Validierung der Entwurfsmethode und des Strukturmodells zu ermöglichen und die Anwendbarkeit auf eine reale Konstruktion zu überprüfen. Ein repräsentativer Teil der gesamten biegeaktiven Zugstruktur wurde gebaut. Dies beinhaltete die Herstellung von schlanken flexiblen Balken mit variablem Querschnitt durch Zusammenlaminieren von dünnen und kurzen Holzlatten. Bei diesem Prototyp wurden die textilen Sonnenschutzstreifen durch Metallseile ersetzt.
Weitere Informationen zum Projekt finden Sie unter hier.
Entwurf: Léa Boulic, Pierluigi D′Acunto, Federico Bertagna, Juan Jose Castellón
Fertigungsteam: Léa Boulic, Federico Bertagna, Pierluigi D′Acunto, Alessandro Tellini (Raplab)
last modified 24.10.2020