Uno sguardo più attento all'architettura di trazione

L'architettura di trazione è un sistema strutturale che utilizza prevalentemente la tensione anziché la compressione. di tensione e tensione sono spesso usati in modo intercambiabile. Altri nomi includono l'architettura della membrana di tensione, l'architettura del tessuto, le strutture di tensione e le strutture di tensione leggere. Esploriamo questa tecnica di costruzione moderna ma antica.

Tensione e compressione sono due forze di cui ascolti molto quando studi architettura. La maggior parte delle strutture che costruiamo sono in compressione: mattone su mattone, tavola a bordo, spingendo e schiacciando verso il basso verso il suolo, dove il peso dell'edificio è bilanciato dalla terra solida. La tensione, d'altra parte, è pensata come l'opposto della compressione. La tensione tira e allunga i materiali da costruzione.

" Una struttura che è caratterizzata da un tensionamento del tessuto o del sistema di materiale flessibile (tipicamente con filo o cavo) per fornire il supporto strutturale critico alla struttura."— Associazione delle strutture del tessuto (FSA)

Ripensando alle prime strutture create dall'uomo (fuori dalla grotta), pensiamo a Laugier Capanna Primitiva (strutture principalmente a compressione) e, ancora prima, strutture simili a tende - tessuto (ad esempio, pelle di animale) stretto (tensione) attorno a un telaio in legno o osso. Il design a trazione andava bene per tende nomadi e piccoli tepee, ma non per Piramidi d'Egitto. Persino i Greci e i Romani stabilirono che i grandi colossei fatti di pietra erano un marchio di longevità e civiltà, e li chiamiamo Classico. Nel corso dei secoli, l'architettura di tensione è stata relegata in tende da circo, ponti sospesi (ad es. ponte di Brooklyn) e piccoli padiglioni temporanei.

Per tutta la sua vita, l'architetto tedesco e il Pritzker Laureato Frei Otto hanno studiato le possibilità di un'architettura leggera a trazione - scrupolosamente calcolare l'altezza dei poli, la sospensione dei cavi, la rete dei cavi e i materiali della membrana che potrebbero essere utilizzati per creare tende su larga scala strutture. Il suo progetto per il padiglione tedesco all'Expo '67 di Montreal, in Canada, sarebbe stato molto più facile da realizzare se avesse avuto CAD Software. Ma è stato questo padiglione del 1967 a spianare la strada ad altri architetti per considerare le possibilità di costruzione di tensioni.

I modelli più comuni per creare tensione sono il modello a palloncino e il modello a tenda. Nel modello a palloncino, l'aria interna crea pneumaticamente la tensione sulle pareti della membrana e sul tetto spingendo l'aria nel materiale elastico, come un palloncino. Nel modello a tenda, i cavi collegati a una colonna fissa tirano le pareti e il tetto della membrana, proprio come funziona un ombrello.

Gli elementi tipici del modello di tenda più comune includono (1) l '"albero" o il palo fisso o le serie di pali per il supporto; (2) Cavi di sospensione, l'idea portata in America dai tedeschi John Roebling; e (3) una "membrana" sotto forma di tessuto (ad esempio, ETFE) o rete via cavo.

Gli usi più tipici di questo tipo di architettura includono coperture, padiglioni all'aperto, arene sportive, hub di trasporto e alloggi post-disastro semi-permanenti.

^{Fonte: Fabric Structures Association (FSA) su www.fabricstructuresassociation.org/what-are-lightweight-structures/tensile}

L'aeroporto internazionale di Denver è un ottimo esempio di architettura a trazione. Il tetto a membrana allungato del terminale del 1994 può resistere a temperature da meno 100 ° F (sotto lo zero) a più 450 ° F. Il materiale in fibra di vetro riflette il calore del sole, ma consente alla luce naturale di filtrare negli spazi interni. L'idea progettuale è quella di riflettere l'ambiente delle cime montuose, in quanto l'aeroporto si trova vicino alle Montagne Rocciose di Denver, in Colorado.

Architetto: C. W. Fentress J. H. Bradburn Associates, Denver, CO
Completato: 1994
Appaltatore specializzato: Birdair, Inc.
Idea di design: Simile alla struttura a picco di Frei Otto situata vicino alle Alpi di Monaco, Fentress ha scelto un sistema di copertura a membrana a trazione che emulava le cime delle Montagne Rocciose del Colorado
Dimensione: 1.200 x 240 piedi
Numero di colonne interne: 34
Quantità di cavo d'acciaio 10 miglia
Tipo di membrana: PTFE in fibra di vetro, un teflon^®rivestito in fibra di vetro intrecciata
Quantità di tessuto: 375.000 piedi quadrati per il tetto del terminal Jeppesen; 75.000 piedi quadrati di protezione aggiuntiva sul marciapiede

^{Fonte: Aeroporto Internazionale di Denver e PTFE in fibra di vetro presso Birdair, Inc. [consultato il 15 marzo 2015]}

Ispirato alle Alpi tedesche, questa struttura a Monaco, in Germania, potrebbe ricordare l'aeroporto internazionale di Denver del 1994. Tuttavia, l'edificio di Monaco è stato costruito venti anni prima.

Nel 1967, l'architetto tedesco Günther Behnisch (1922-2010) vinse un concorso per trasformare una discarica di Monaco in un paesaggio internazionale per ospitare i XX Giochi olimpici estivi del 1972. Behnisch & Partner ha creato modelli in sabbia per descrivere le vette naturali che desideravano per il villaggio olimpico. Quindi hanno arruolato l'architetto tedesco Frei Otto per aiutare a capire i dettagli del progetto.

Senza l'uso di CAD software, gli architetti e gli ingegneri hanno progettato queste vette a Monaco per mostrare non solo gli atleti olimpici, ma anche l'ingegnosità tedesca e le Alpi tedesche.

L'architetto dell'aeroporto internazionale di Denver ha rubato il design di Monaco? Forse, ma la compagnia sudafricana Strutture di tensione sottolinea che tutti i progetti di tensione sono derivati ​​di tre forme di base:

• "Conico - Una forma a cono, caratterizzata da un picco centrale "
• "Barrel Vault - Una forma ad arco, solitamente caratterizzata da un design ad arco curvo "
• "hypar - Una forma a forma libera contorta"

^{fonti: concorsi, Behnisch & Partner 1952-2005; Informazioni tecniche, Tension Structures [accesso al 15 marzo 2015]}

Günther Behnisch e Frei Otto collaborarono per racchiudere la maggior parte del Villaggio Olimpico del 1972 a Monaco, in Germania, uno dei primi progetti di strutture di tensione su larga scala. Lo Stadio Olimpico di Monaco, in Germania, era solo uno dei luoghi che utilizzava l'architettura a trazione.

Proposto di essere più grande e più imponente del padiglione in tessuto Expo '67 di Otto, la struttura di Monaco era una complessa membrana a rete. Gli architetti hanno scelto pannelli acrilici di spessore 4 mm per completare la membrana. L'acrilico rigido non si allunga come il tessuto, quindi i pannelli sono stati "collegati in modo flessibile" alla rete del cavo. Il risultato fu una leggerezza e una morbidezza scolpite in tutto il Villaggio Olimpico.

La durata della struttura di una membrana a trazione è variabile, a seconda del tipo di membrana scelta. Le tecniche di produzione avanzate odierne hanno aumentato la durata di queste strutture da meno di un anno a molti decenni. Le prime strutture, come il Parco Olimpico di Monaco del 1972, erano davvero sperimentali e richiedono manutenzione. Nel 2009, la società tedesca Hightex è stato arruolato per installare un nuovo tetto sospeso a membrana sulla Olympic Hall.

^{Fonte: Giochi olimpici 1972 (Monaco): stadio olimpico, TensiNet.com [accesso al 15 marzo 2015]}

L'architetto di oggi ha una serie di scelte di membrana del tessuto da cui selezionare - molti più "tessuti miracolosi" rispetto agli architetti che hanno progettato le coperture del Villaggio Olimpico del 1972.

Nel 1980, l'autore Mario Salvadori ha spiegato l'architettura a trazione in questo modo:

"Una volta che una rete di cavi è sospesa da opportuni punti di supporto, i tessuti miracolosi possono essere appesi e allungati attraverso la distanza relativamente piccola tra i cavi della rete. L'architetto tedesco Frei Otto ha aperto la strada a questo tipo di tetto, in cui una rete di cavi sottili pende da pesanti cavi perimetrali sostenuti da lunghi pali in acciaio o alluminio. Dopo l'erezione della tenda per il padiglione della Germania Ovest all'Expo '67 di Montreal, è riuscito a coprire gli stand del Stadio Olimpico di Monaco... nel 1972 con una tenda che ospita diciotto acri, sostenuta da nove alberi di compressione alti fino a 260 piedi e da cavi di precompressione al limite di capacità fino a 5.000 tonnellate. (A proposito, il ragno non è facile da imitare: questo tetto ha richiesto 40.000 ore di calcoli ingegneristici e disegni.) "

^{Fonte: Perché gli edifici si alzano di Mario Salvadori, McGraw-Hill Paperback Edition, 1982, pp. 263-264}

Spesso chiamato la prima tensostruttura leggera su larga scala, il padiglione tedesco dell'Expo '67 del 1967 - prefabbricato in Germania e spedito in Canada per assemblaggio in loco - coperto solo 8.000 quadrati metri. Questo esperimento di architettura a trazione, che ha richiesto solo 14 mesi per progettare e costruire, è diventato un prototipo, e stuzzicare l'appetito degli architetti tedeschi, incluso il suo designer, il futuro Pritzker Laureate Frei Otto.

Nello stesso anno del 1967, l'architetto tedesco Günther Behnisch vinse la commissione per le sedi olimpiche di Monaco del 1972. La sua struttura del tetto a trazione ha impiegato cinque anni per progettare e costruire e ha coperto una superficie di 74.800 metri quadrati - un grido lontano dal suo predecessore a Montreal, in Canada.

• Strutture di luce - Strutture di luce: l'arte e l'ingegneria dell'architettura a trazione illustrata dall'opera di Horst Berger di Horst Berger, 2005
• Strutture di superficie di trazione: una guida pratica alla costruzione di cavi e membrane di Michael Seidel, 2009
• Strutture a membrana a trazione: ASCE / SEI 55-10, Asce Standard della American Society of Civil Engineers, 2010

^{Fonti: Giochi olimpici 1972 (Monaco): stadio olimpico ed Expo 1967 (Montreal): padiglione tedesco, banca dati dei progetti di TensiNet.com [accesso al 15 marzo 2015]}