(German) Structures in the draft drain and pressure á la gaudi

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Intelligent and efficient structures excite architects and engineers equally.

Intelligente und effiziente Tragwerke begeistern Architekten und Ingenieure gleichermaßen.
Ihr Entwurf erfordert ein tiefes Verständnis der grundlegenden Tragprinzipien und des materialgerechten Konstruierens.
Entwurfsbasierend wird das Tragwerk als integraler Bestandteil des Entwurfsprozesses betrachtet. Dazu werden unterschiedliche Teilaspekte wie etwa Herangehensweisen zur Formfindung, Analysemöglichkeiten und Zusammenhänge von Material- bzw. Systemwahl auf deren Konstruktion untersucht.

Ziel ist es, über die Vertiefung von Kenntnissen sowie das Testen von Methoden im Tragwerksentwurf Auswirkungen von strukturabhängigen Entscheidungen auf die architektonische Gestalt abschätzen zu lernen.

The design – The Structure

 

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Die Struktur meiner Konstruktion basiert auf der Idee einer triangulierten Fläche.

Durch Triangulation kann man einen Großteil der erdenklichen Freiformen vereinfachen und somit konstruieren. Die Idee besteht darin, nichtplanare Körper soweit zu unterteilen und zu vereinfachen, dass Sie mit 2dimensionalen Elementen konstruierbar sind. In der Mathematik nennt man diese Elemente „Simplizes“.

Das Dreieck hat in der Statik eine besondere Stellung, da es gute statische Eigenschaften hat. Daher wird oft versucht nichtplanare Körper in gleiche Dreiecke zu unterteilen, die dann vorproduziert werden können.

Der Nachteil an dieser Technik ist, dass die entstehende Gestalt je nach Anzahl der Unterteilungen nur bedingt an den eigentlichen nichtplanaren Körper herankommt und dadurch eine eigene architektonische Ästhetik entsteht.

Ein anderes Feld sind sich selbst konstruierende Strukturen. Das MIT-Lab erforscht diese Methoden momentan. Man stelle sich eine komprimierte Form vor, die sich beim auspacken ausdehnt und in die finale Form bringt.

Mein Projekt versucht eine Brücke zwischen zwei Techniken zu schaffen und so neue Methoden der Gestaltung und Fabriaktion zu finden.

Durch die Kombination von Textilien und Dreiecken aus Holz können vorfabrizierte Teile kostengünstig und kompakt angeliefert und vor Ort einfach „aufgestellt“ werden.
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Die Struktur besteht aus einem Carbonfiber-Stoff und aus Brettschichtholz gebauten extrudierten Dreiecken.

Die Dreiecke werden auf diesem Stoff einseitig und zueinander versetzt angeordnet, sodass ein Raster entsteht. Die Größe des Versatzes hängt von der Höhe der Dreiecke und der am Ende erstrebten Krümmung ab.

Stellt man diese Konstruktion nun wie in Abbildung 1 auf, so verkeilen sich die Dreiecke miteinander und es entsteht eine gekrümmte Konstruktion, die auf Drucklasten stabil reagiert, sofern wie in der Abbildung am Boden eingespannt.

Die nun an der Unterseite liegenden Dreiecke werden rein Druck beansprucht und der Stoff übernimmt die Zugkräfte.

Die zwei in den Abbildungen gezeigten Bögen könnten genausogut statt aus Dreiecken aus alt bekannten Lattungen bestehen, da sich die Konstruktion nur eine Richtung biegt.

Möchte man nun aber in zwei Richtungen krümmen kommen die Dreiecke ins Spiel.
Da die Dreiecke nur an einer Seite des Textils statisch wirken, können Sie umgelegt auf die andere Seite zusammengeklappt und komprimiert transportiert werden. Dies ermöglicht eine einfache Vorfabrikation und minimalen Aufwand beim Aufbau vor Ort.

http://de.wikipedia.org/wiki/Triangulierung_%28Topologie%29http://www.selfassemblylab.net/http://www.pleatfarm.com/2010/04/05/diy-reykjavik-pavilion/http://www.acpsales.com/Carbon-Fiber-Tissue.htmlhttp://img.weiku.com/a/005/273/Carbon_fiber_surface_mat_tissue_2755_2.jpg

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THE SYSTEM / THE PHYSICS

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UNITY – PHYSICS

Unity ist eine gratis Game Engine, die auch für physikalische Visualisierungen angewandt werden kann.

Da Unity keine Modelliersoftware ist werden wir unsere Geometrie in Sketchup aufbauen.

Wir erstellen eine einfache Struktur in Sketchup. 4 Stützen und ein „Mesh“.

Um den Mesh zu erstellen benutzen wir das „Sandboxtool“ und ziehen einen Raster auf.
Wir exportieren das 3D-Modell als FBX mit im Bild ersichtlichen Einstellungen und speichern es im „Asset-Ordner unseres Unity-Projekts“.

 

Nachdem wir unser neues Projekt in Unity angelegt haben sehen wir den „Editor View“, den „Game View“(Was die Kamera sieht), unsere Szenenobjekte (links), unseren Projektordner(mitte) und die Eigenschaftenpalette(rechts).

In der Mittelspalte sehen wir unseren „Asset-Folder“ und das dort gespeicherte FBX-File.

Dieses können wir einfach per Drag & Drop in unsere Szene ziehen.

Wir sehen dort, dass für jedes unserer Objekte eine Gruppe und ein Mesh in dieser gruppe existiert. (Wir haben in Sketchup die einzelnen Objekte gruppiert).

Klicken wir auf einen der Meshes sehen wir seine Eigenschaften im rechten Fenster.

Wir müssen nun Unity erklären, dass unsere Stützen ein physisches Objekt sind und mit anderen Objekten „colliden“ kann.

Dies tun wir indem wir auf „Add Component“ gehen und den Mesh Collider auswählen.

Dies machen wir für jede Stütze.

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Programm

Um die Planung für so eine Form von Struktur zu vereinfachen kommt Rhino und Grasshopperscript ins Spiel (credits: Marko Margeta, Benjamin Schmid)

 

Systemtest

Der Systemtest in Unity hat leider nicht funktioniert, da es gewisse Probleme mit den Collidern gab, die nicht behoben werden konnten.