Studerende opfører selvbærende tårn

To civilingeniørstuderende har regnet ud, hvordan man kan opføre krumme bygninger af facadeplader uden anden bærende konstruktion. Det kan bringe hidtil umulige former i byggeriet meget tættere på.

25.02.2016 | Kim Harel

Krumme bygninger er vanskelige. De kræver avancerede bærende konstruktioner og kostbare facadeløsninger. Eller gør de? Tårnet her kan være første skridt på vejen imod flere former i fremtidens byggeri. To civilingeniørstuderende har opført et 10 meter højt tårn i glasfiberarmeret beton. Og det kan bære sig selv. (Foto AU Engineering arkiv)

I dag er det ekstremt vanskeligt og kostbart at opføre krumme eller såkaldt amorfe bygninger. Det kræver nemlig både et avanceret design af facadeelementer og en kompliceret armeringsstruktur i den bærende konstruktion.  

Men to civilingeniørstuderende har i forbindelse med deres kandidatprojekt på Aarhus Universitet fundet frem til en spektakulær alternativ metode.

Med små facadepaneler af glasfiberarmeret beton samt nogle specialdesignede samlinger af stål har de vist, at de kan opføre en dobbeltkrum bygning, der kan bære sig selv helt uden kostbar konstruktion.

”Kan det nu passe?” vil de fleste byggeeksperter sige. Men ikke desto mindre, står et færdigt tårn på 10 meter nu klar på Aarhus Universitet.

”Vi lavede de teoretiske beregninger i forbindelse med vores speciale og besluttede os for at efterprøve teorien. Nu er vi så færdige med at opføre vores tårn, og som man kan se, så bærer den krumme facade sig selv. Det er selvfølgelig bare et lille demonstrationsprojekt, men det illustrerer, at der findes et ukendt potentiale for at arbejde med nye former og arkitektur i almindeligt byggeri med overkommelige budgetter”, siger Karsten H. Sørensen, nyuddannet civilingeniør fra Aarhus Universitet.

Facader til mere end pynt
Nøglen til det hele ligger i formberegningerne til bygningen, der gør, at den kan være meget stærk og samtidig meget tynd.

”Vi har hentet inspiration fra naturen og studeret former med selvbærende egenskaber.  Undersøger man for eksempel et æg, så ser man, at det har en skal, der er utrolig tynd i forhold til dens styrke, og det skyldes formen. Ved at vælge en formgivning med styrkemæssige kvaliteter, får man helt nye arkitektoniske og designmæssige muligheder,” siger Claus L. Andersen, nyuddannet civilingeniør fra Aarhus Universitet.  

Tårnet på Aarhus Universitet er udført som en trykbue. De studerende har nemlig udviklet en algoritme, som kan beregne former med maksimale selvbærende egenskaber. Derefter har de brugt præfabrikerede facadeplader til at bygge tårnet.

Metoden står i skarp kontrast til den gængse fremgangsmåde, man bruger, når man vil opføre krumme facader på bygninger i dag. Her fræser man hvert element ud i en unik form og sætter dem sammen omkring en stålkonstruktion. Det er en omstændelig proces med et meget stort materialeforbrug.

”I dag er facadeelementer stort set kun pynt. Vores mål var at demonstrere, at det rent faktisk kan lade sig gøre at udforme facaden, så den er med til at bære,” siger Karsten H. Sørensen. 

De to studerende har bl.a. samarbejdet med det internationale ingeniørhus Waagner-Biro, arkitekt Ben Allen og flere danske fremstillingsvirksomheder om både idéudvikling, materialefremstilling og opførelse af tårnet.

På vej væk fra en ”firkantet” byggekultur
Karsten H. Sørensen og Claus L. Andersen håber, at deres demonstrationsprojekt kan være første skridt i retning af en ny byggekultur, der gør det både nemmere og billigere for arkitekter og bygherrer at håndtere komplekse geometrier og dermed realisere blødere og mere elegante former i bygninger.

"Vi håber, at den ingeniørvidenskabelige forskning på sigt kan give nye muligheder for  bygningsarkitekturen," siger Karsten H. Sørensen.

I første omgang skal der dog en hel del mere forskning til for at undersøge, hvordan de tynde facadekonstruktioner nøjagtigt vil reagere på forskellige kraft- og vindlastsforhold i større byggerier.

Kandidatprojektet fra Aarhus Universitet indgår som en del af et internationalt forskningssamarbejde med Delf University of Technology i Holland og University of Technology i Darmstadt i Tyskland.

Planen er nu, at tårnet skal udsættes for yderligere statiske og dynamiske tests i laboratoriet, der vil danne baggrund for videre forskning i dobbeltkrumme overflader til bygninger.

Kontakt

Karsten H. Sørensen, civilingeniør: karsten@hoegsgaard.dk

Claus L. Andersen, civilingeniør: andersen89@me.com

Professor Poul Henning Kirkegaard, Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet

Yderligere information

Projektet er en del af et internationalt forskningssamarbejde mellem AU og TUDelf samt TUDarmstadt.

Læs mere om forskningsområdet her

De studerende har i projektet desuden samarbejdet med virksomhederne Ramirent A/S, BB-fiberbeton A/S, Waagner-Biro og Adapa ApS, Studio Ben Allen samt ph.d.-studerende Thomas Henriksen fra TU Delft, professor Poul Henning Kirkegaard fra Aarhus Universitet og professor Ulrich Knaack, TU Delft 

 

 

Offentligheden / Pressen, AU Engineering