Um olhar mais atento à arquitetura elástica

A arquitetura elástica é um sistema estrutural que usa predominantemente tensão em vez de compressão. Elástico e tensão são frequentemente usados ​​de forma intercambiável. Outros nomes incluem arquitetura de membrana de tensão, arquitetura de tecido, estruturas de tensão e estruturas de tensão leves. Vamos explorar essa técnica moderna e antiga de construção.

Tensão e compressão Existem duas forças que você ouve muito quando estuda arquitetura. A maioria das estruturas que construímos são em compressão - tijolo sobre tijolo, embarca a bordo, empurra e aperta para baixo até o chão, onde o peso do edifício é equilibrado pela terra sólida. A tensão, por outro lado, é vista como o oposto da compressão. A tensão puxa e estica os materiais de construção.

" Estrutura que é caracterizada por um tensionamento do sistema de tecido ou material flexível (normalmente com fio ou cabo) para fornecer o suporte estrutural crítico à estrutura.

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"— Associação de estruturas de tecido (FSA)

Pensando nas primeiras estruturas artificiais da humanidade (fora da caverna), pensamos nas obras de Laugier Cabana Primitiva (estruturas principalmente em compressão) e, ainda mais cedo, estruturas tipo tenda - tecido (por exemplo, pele de animal) esticado (tensão) em torno de uma estrutura de madeira ou osso. O projeto de tração foi bom para tendas nômades e pequenas tendas, mas não para o Pirâmides do Egito. Até os gregos e romanos determinaram que grandes coliseus feitos de pedra eram uma marca registrada de longevidade e civilidade, e os chamamos de Clássico. Ao longo dos séculos, a arquitetura de tensão foi relegada a tendas de circo, pontes suspensas (por exemplo, Ponte do Brooklyn) e pavilhões temporários de pequena escala.

Durante toda a sua vida, o arquiteto alemão e o vencedor do prêmio Pritzker Frei Otto estudaram as possibilidades da arquitetura leve e elástica - meticulosamente calcular a altura dos postes, a suspensão de cabos, a rede de cabos e os materiais de membrana que poderiam ser usados ​​para criar tenda em grande escala estruturas. Seu projeto para o Pavilhão Alemão na Expo '67 em Montreal, Canadá, teria sido muito mais fácil de construir se ele tivesse cafajeste Programas. Mas, foi esse pavilhão de 1967 que abriu o caminho para outros arquitetos considerarem as possibilidades de construção de tensão.

Os modelos mais comuns para criar tensão são o modelo de balão e o modelo de tenda. No modelo de balão, o ar interior cria pneumaticamente a tensão nas paredes e no teto da membrana, empurrando o ar para dentro do material elástico, como um balão. No modelo de barraca, os cabos presos a uma coluna fixa puxam as paredes e o teto da membrana, como um guarda-chuva funciona.

Os elementos típicos para o modelo de barraca mais comum incluem (1) o "mastro" ou mastro fixo ou conjuntos de mastros de apoio; (2) Cabos de suspensão, a idéia trazida para a América por alemães nascidos John Roebling; e (3) uma "membrana" na forma de tecido (por exemplo, ETFE) ou rede de cabos.

Os usos mais típicos desse tipo de arquitetura incluem coberturas, pavilhões externos, arenas esportivas, centros de transporte e moradias semi-permanentes pós-desastre.

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

O Aeroporto Internacional de Denver é um bom exemplo de arquitetura elástica. O teto de membrana esticada do terminal de 1994 pode suportar temperaturas de menos 100 ° F (abaixo de zero) a mais 450 ° F. O material de fibra de vidro reflete o calor do sol, mas permite que a luz natural se infiltre nos espaços interiores. A idéia do design é refletir o ambiente dos picos das montanhas, pois o aeroporto fica próximo às Montanhas Rochosas, em Denver, Colorado.

Arquiteto: C. W. Fentress J. H. Bradburn Associates, Denver, CO
Concluído: 1994
Empreiteiro especializado: Birdair, Inc.
Design Idea: Semelhante à estrutura pontiaguda de Frei Otto, situada perto dos Alpes de Munique, a Fentress escolheu um sistema de cobertura por membrana de tração que imitava os picos das montanhas rochosas do Colorado
Tamanho: 1.200 x 240 pés
Número de colunas interiores: 34
Quantidade de cabo de aço 10 milhas
Tipo de membrana: PTFE Fiberglass, um Teflon^®fibra de vidro revestida
Quantidade de Tecido: 375.000 pés quadrados para o telhado do Terminal Jeppesen; 75.000 pés quadrados de proteção adicional na calçada

^{Fonte: Aeroporto Internacional de Denver e PTFE Fiberglass na Birdair, Inc. [acessado em 15 de março de 2015]}

Inspirada nos Alpes alemães, essa estrutura em Munique, na Alemanha, pode lembrá-lo do Aeroporto Internacional de Denver em 1994. No entanto, o prédio de Munique foi construído vinte anos antes.

Em 1967, o arquiteto alemão Günther Behnisch (1922-2010) venceu uma competição para transformar um depósito de lixo de Munique em um cenário internacional para sediar os XX Jogos Olímpicos de Verão de 1972. Behnisch & Partner criaram modelos na areia para descrever os picos naturais que eles queriam para a vila olímpica. Então eles recrutaram o arquiteto alemão Frei Otto para ajudar a descobrir os detalhes do design.

Sem o uso de cafajeste Os arquitetos e engenheiros projetaram esses picos em Munique para mostrar não apenas os atletas olímpicos, mas também a engenhosidade alemã e os Alpes alemães.

O arquiteto do Aeroporto Internacional de Denver roubou o design de Munique? Talvez, mas a empresa sul-africana Estruturas de tensão salienta que todos os desenhos de tensão são derivados de três formas básicas:

• "Cônico - Uma forma de cone, caracterizada por um pico central "
• "Cofre de barril - Forma arqueada, geralmente caracterizada por um desenho de arco curvo "
• "Hypar - Uma forma trançada de forma livre"

^{Fontes: Competições, Behnisch & Partner 1952-2005; Informação técnica, Tension Structures [acesso em 15 de março de 2015]}

Günther Behnisch e Frei Otto colaboraram para incluir a maior parte da Vila Olímpica de 1972 em Munique, na Alemanha, um dos primeiros projetos de estrutura de tensão em larga escala. O Estádio Olímpico de Munique, na Alemanha, foi apenas um dos locais de arquitetura elástica.

Proposta para ser maior e mais grandiosa que o Pavilhão de tecidos Expo '67 da Otto, a estrutura de Munique era uma intrincada membrana de rede de cabos. Os arquitetos escolheram painéis acrílicos de 4 mm de espessura para completar a membrana. O acrílico rígido não se estica como tecido; portanto, os painéis foram "conectados de forma flexível" à rede de cabos. O resultado foi uma leveza e suavidade esculpidas em toda a Vila Olímpica.

A vida útil de uma estrutura de membrana de tração é variável, dependendo do tipo de membrana escolhida. As técnicas avançadas de fabricação de hoje aumentaram a vida útil dessas estruturas de menos de um ano para muitas décadas. Estruturas antigas, como o Parque Olímpico de Munique, em 1972, eram realmente experimentais e requerem manutenção. Em 2009, a empresa alemã Hightex foi contratado para instalar um novo teto de membrana suspensa sobre o Olympic Hall.

^{Fonte: Olympic Games 1972 (Munich): Estádio Olímpico, TensiNet.com [acessado em 15 de março de 2015]}

O arquiteto de hoje tem uma variedade de escolhas de membrana de tecido para escolher - muitos mais "tecidos milagrosos" do que os arquitetos que projetaram o telhado da Vila Olímpica de 1972.

Em 1980, o autor Mario Salvadori explicou a arquitetura elástica da seguinte maneira:

"Quando uma rede de cabos é suspensa de pontos de suporte adequados, os tecidos milagrosos podem ser pendurados nela e esticados pela distância relativamente pequena entre os cabos da rede. O arquiteto alemão Frei Otto foi pioneiro neste tipo de telhado, no qual uma rede de cabos finos fica pendurada em cabos de limite pesado suportados por longos postes de aço ou alumínio. Após a montagem da tenda para o pavilhão da Alemanha Ocidental na Expo '67 em Montreal, ele conseguiu cobrir as arquibancadas do Estádio Olímpico de Munique... em 1972, com uma barraca que abriga dezoito acres, sustentada por nove mastros de compressão de até 260 pés e por cabos de protensão de limite de até 5.000 toneladas de capacidade. (A aranha, a propósito, não é fácil de imitar - esse teto exigia 40.000 horas de cálculos e desenhos de engenharia.) "

^{Fonte: Por que os edifícios se levantam por Mario Salvadori, edição de bolso de McGraw-Hill, 1982, pp. 263-264}

Freqüentemente chamada de primeira estrutura de tração leve em larga escala, o Pavilhão Alemão da Expo '67 de 1967 - pré-fabricado na Alemanha e enviado para o Canadá para montagem no local - cobria apenas 8.000 m2 metros. Esse experimento em arquitetura elástica, que levou apenas 14 meses para planejar e construir, tornou-se um protótipo, e aguçar o apetite dos arquitetos alemães, incluindo seu designer, o futuro Pritzker Laureate Frei Otto.

No mesmo ano de 1967, o arquiteto alemão Günther Behnisch ganhou a comissão para as instalações olímpicas de Munique em 1972. Sua estrutura de cobertura de tração levou cinco anos para planejar e construir e cobriu uma superfície de 74.800 metros quadrados - muito longe de seu antecessor em Montreal, Canadá.

• Estruturas de luz - Estruturas de luz: a arte e a engenharia da arquitetura elástica ilustrada pela obra de Horst Berger por Horst Berger, 2005
• Estruturas de superfície elástica: um guia prático para a construção de cabos e membranas por Michael Seidel, 2009
• Estruturas de membrana elástica: ASCE / SEI 55-10, Asce Standard da Sociedade Americana de Engenheiros Civis, 2010

^{Fontes: Jogos Olímpicos de 1972 (Munique): Estádio Olímpico e Expo 1967 (Montreal): Pavilhão Alemão, Banco de Dados de Projetos do TensiNet.com [acessado em 15 de março de 2015]}