ArkitekturNet - Forsiden

JUNI-JULI 2001                             ARKITEKTUR & IT
 
|
klip.doc - doc's klip||A MEDIA MATERIALITY FOR THE INTERSPACE||KARLSKRONA2 - FRAMING A VIRTUAL NEIGHBORHOOD||SPILLEREGLER - ARKITEKTEN SOM PROCESDESIGNER||TOPOLOGIOPTIMERING - ET NYT VÆRKTØJ I ARKITEKTENS VÆRKTØJSKASSE||Ingeniør-værker revisITed||DET ELEKTRONISKE KVARTER - ET FORSØGSPROJEKT||NEW TECHNOLOGIES = NEW PRODUCTS = NEW DISCIPLINES?|
 


Ingeniør-værker revisITed 
af Per Dombernowsky, juni 01

Ingeniørfaget og -uddannelsen har længe savnet en egentlig kritiktradition, som den kendes inden for f.eks. arkitekturen. Med afsæt i de nye IT-baserede redskaber er det imidlertid blevet muligt at tilvejebringe et langt fyldigere grundlag for etablering af en egentlig ingeniørkunstkritik. I det følgende omtales to IT-baserede gen-analyser af de historiske skalkonstruktioner i Radiohusets koncertsal og Århus rådhushal, som begge er udført i forbindelse med forskningsprojektet "Konstruktioner i dansk modernisme - en analyse af jernbetonskaller".


Ingeniørkunst og ingeniørkunstkritik
I de senere år har flere udenlandske ingeniører og forskere som f.eks. David P. Billington og Bill Addis forsøgt at indkredse begrebet ingeniørkunst, og Bill Addis har desuden gjort sig til talsmand for, at der introduceres en egentlig ingeniørkunstkritik i ingeniøruddannelsen.

Billington postulerer i sin bog "The Tower and the Bridge" [1], at ingeniørkunsten er en selvstændig kunstart på linie med f.eks. arkitekturen, og at ingeniørkunsten siden Thomas Telford (1757-1834) har udviklet sig på basis af stort set de samme tre grundlæggende idealer - effektivitet, økonomi og elegance. Med førstnævnte ideal forstås bevidstheden om og viljen til at finde nye materiale- og ressourcebesparende konstruktionsformer, mens sidstnævnte kan tolkes som konstruktørens bevidste æstetiske søgning efter en ingeniørmæssig elegant løsning.

Konstruktionernes æstetik omfatter mere end deres visuelle udtryk som arkitektur, påpeger Addis i artiklen "Structural Criticism and the Aesthetics of Structures" [2], idet han mener, at den også må inkludere kvaliteten af det ingeniørmæssige design. Da ingeniørerne generelt er uvidende om æstetik, foreslår Addis, at der i ingeniøruddannelsen indføres undervisning i konstruktionskritik med den didaktiske undervisningsmetode fra humaniora som forbillede. Ingeniørkunstkritik kan udmærket formuleres med udgangspunkt i erfaringer fra den humanistiske kritikinstitution, men ingeniørkunstkritikken bør altid have basis i ingeniørvidenskabelige undersøgelser. 

Modernismens jernbetonskaller og IT
Modernismens jernbetonskaller blev altid udformet som matematisk definerede flader (f.eks. kugle, cylinder, kegle, hyperboloide o.s.v.), da det var en forudsætning for, at skallerne kunne beregnes analytisk. De statiske beregninger af skaller med analytiske metoder var imidlertid både komplicerede og omfattende, hvorfor man ofte forsøgte at simplificere beregningerne, hvis det overhovedet var muligt. 

De computerbaserede finite element-analyser kan i dag udføres hurtigt og sikkert på en almindelig PC´er, og de er i slående modsætning til tidligere tiders tunge, manuelle og tidskrævende beregningsarbejde. Ved statiske analyser af historiske konstruktioner kan IT-teknologien give nye, hurtige svar og dermed være en kilde til større statisk forståelse af selv komplicerede konstruktioner.

I forbindelse med forskningsprojektet "Modernismens konstruktioner - en analyse af jernbetonskaller" [3] er det computerbaserede IT-værktøj blevet anvendt til en ingeniørmæssig analyse af skalkonstruktionerne i Radiohusets koncertsal og Århus rådhushal.

De følgende cases skal imidlertid ikke ses som et forsøg på at formulere en egentlig ingeniørkunstkritik. De skal blot ses som eksempler på, hvordan IT-teknologien kan give ny viden og indsigt om nogle komplekse skalkonstruktioner og dermed bidrage med central viden som basis for en egentlig ingeniørkunstkritik. 

Case Study: Radiohusets koncertsal 
Radiohusets Koncertsal (c. 1941)
Skalkonstruktionen i Radiohusets koncertsal er en elliptisk paraboloide formet jernbetonskal, som med en tykkelse på kun 12 cm spænder frit over det næsten trapezformede rum med en længde på ca. 40 og en bredde, der varierer mellem ca. 12 m og ca. 40 m.

Den elliptiske paraboloide er karakteriseret ved, at lodrette snit i skalfladen parallelt med akserne er parabler, mens vandrette snit er ellipser. Skalfladen kan også opfattes som en translationsflade, som kan dannes af et sæt af parabler (frembringere) som parallelforskydes over et andet sæt af parabler (ledekurver). Skallen er ret hårdt belastet, fordi den udover sin egenvægt og tagbeklædning skal bære et tungt nedhængt akustisk/arkitektonisk bølgeloft af beton beklædt med trælister.

Ved den krumme bagvæg er skallen lodret understøttet af væggen og vandret understøttet af et indlagt trækbånd, som følger væggens krumning. Ved den korte endevæg er skallen lodret understøttet af væggen og vandret understøttet af en skjult bjælke, som er etableret ved en lokal fortykkelse af selve skallen. Langs sidevæggene kan der kun overføres forskydningskræfter mellem skalfladen og sidevæggene.

Radiohusets Koncertsal. Spændingskonturer i skallens overside for jævnt fordelt totallast. De røde
De oprindelige statiske beregninger var baseret på en teori om bøjningsfri spændingstilstande i skaller, som var udviklet til formålet af K.W. Johansen (professor ved den daværende Polytekniske Læreanstalt). Teorien bygger på, at skallen tænkes opdelt i et antal elementer, som igen tænkes samlet med charnierer (hængsler). Da hængslerne kun kan overføre normal- og forskydningskræfter mellem elementerne, bliver skallen bøjningsfri. Teorien svarer til den traditionelle beregning af gitterkonstruktioner, hvor stængerne forudsættes samlet med friktionsløse charnierer.


Finite element-analysen viste, at skallens trykspændinger var af samme størrelsesorden som bestemt i de oprindelige beregninger. Endvidere viste analysen, at der optræder beskedne bøjningsmomenter i skallen, men at den indlagte armering var tilstrækkelig til at optage trækspændingerne. Det kan derfor konkluderes, at skallen også set med nutidens øjne er særdeles veldimensioneret.


IT-værktøjets store styrke er de mange muligheder på det grafiske område f.eks. farveplot af spændingskonturer, udbøjningsfigurer og -animationer, som understøtter den konstruktive forståelse af konstruktionen på en særdeles pædagogisk måde. 

Case Study: Århus rådhushal
Århus rådhushal er et rektangulært rum med en bredde på ca. 20 m og en længde på ca. 32 m. Rummet er overdækket af en tagkonstruktion bestående af fem ens konoideformede skaller af jernbeton, som spænder på tværs af hallen, og som indbyrdes er adskilt af bueformede traverser med østvendte sidelys. De enkelte skaller er udformet som 10 cm tykke parabolske konoideskaller med en "bredde" på ca. 20 m, svarende til hallens bredde, og en "længde" på 6.3 m, svarende til afstanden mellem de bueformede traverser.

Skalfladen er en parabolsk konoideflade, som hører til de retlinede flader, fordi den kan skabes ved at parallelforskyde en ret linie langs to parallelle parabler med forskellig pilhøjde. Skallerne er lodret understøttet af hallens sidevægge og vandret understøttet af skjulte jernbetonbjælker, der er indbygget i sidebygningernes tagdæk. De skjulte jernbetonbjælker er forankret indbyrdes med trækbånd af stål, som er ophængt i buetraverserne. Statisk set fungerer skallerne nærmest som 2-charniers parabelbuer med trækbånd og variabel pilhøjde. I de oprindelige beregninger er skallerne således blevet beregnet som 2-charniers buekonstruktioner uden hensyntagen til buetraversernes afstivende virkning. Buetraverserne er herefter beregnet som en helt selvstændig konstruktion uden forbindelse til skallerne. Som en interessant detalje bør det nævnes, at trækbåndene blev opspændt før skallernes afforskalling for at eliminere egenvægts-momenterne i skallen som følge af trækbåndenes forlængelse. 
Computermodel af den konoide-formede skalkonstruktion i Århus rådhushal.
Finite element-analysen viste en særdeles god overensstemmelse med de oprindelige beregninger. Det skyldes, at der er regnet på omtrent den samme statiske model, og at denne model har været så forenklet, at de oprindelige simple "håndberegninger" har kunnet udføres med rimelig nøjagtighed. De veldimensionerede skaller er skæmmet af de kraftige buetraverser, fordi buetraverserne sammen med trækbåndene fejlagtigt opfattes som de primære bærende elementer, og dermed slører den tiltænkte visuelle opfattelse af tagkonstruktionen som en serie lette skalkonstruktioner adskilt af sidelysene.


Referencer:
1.David P. Billington: The Tower and the Bridge, The New Art of Structural Engineering, Princeton, New Jersey, 1983.

2.Bill Addis: Structural Criticism and the Aesthetics of Structures, Proceedings of the 15th Congress of IABSE, Copenhagen, 1996, pp. 121-126.

3.Per Dombernowsky: Konstruktioner i dansk modernisme - en analyse af jernbetonskaller. Foreløbig forskningsrapport med Appendiks A (statisk analyse af skalkonstruktionen i Radiohusets koncertsal) og Appendiks B (statisk analyse af skalkonstruktionen i Århus Rådhushal), Arkitektskolen i Aarhus, 1999.

Illustrationer: 

1. Radiohusets Koncertsal (c. 1941) 
Arkitekt Vilhelm Lauritzen og ingeniør prof., dr.techn. Chr. Nøkkentved.

2. Computermodel af den elliptisk paraboloide-formede skalkonstruktion i Radiohusets koncertsal.
Spændingskonturer i skallens overside for jævnt fordelt totallast. De røde
områder er de hårdest belastede områder af skallen, mens de violette områder
er de svagest belastede.

3. Århus Rådhushal, c. 1940, arkitekt: Arne Jacobsen og Erik Møller, ingeniør: Steensen og Varming.

4. Computermodel af konoide formet skalkonstruktion i Århus Rådhushal.

Foto: (fig. 1 + 3) Aage Lund Jensen 
   
LEDER
UDSTILLING
UDDANNELSE
MILJØ
LANDSKAB
FORSKNING
ANMELDELSER
LINKS
NYHEDSBREV
KOLOFON

OPDATERET D.07-04-2003



Kommentarer og debatindlæg kan sendes til redaktionen@ArkitekturNet.dk
Gengivelse tilladt ved kreditering.

TOP

OPDATERET D.07-04-2003