Einführung
Die Installation Computational Bamboo entstand im Juli 2018 im Rahmen der IAAC Summer School in Quito, Ecuador. Die Struktur aus biegeaktiven Bambus-Latten und –Stangen wird für drei Monate im Museum für Interaktive Wissenschaft in Quito ausgestellt. Der Workshop, aus dem dieser Demonstrator resultierte, verband lokale, traditionelle Baumaterialien mit neuen computerbasierten Designmethoden mit traditioneller Fertigung.
IAAC Global Summer School
Die Demonstratorkonstruktion ist ein Ergebnis der aktuellen Forschung, die am Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Jan Knippers hinsichtlich des Entwurfs, der Analyse und der Konstruktion von biegeaktiven Strukturen durchgeführt wird. Der Workshop, an dem neun in Bezug auf computerbasierte Werkzeuge größtenteils unerfahrene Studierende teilnahmen, wurde durch zwei Forscher des ITKE, Evy Slabbinck und Seiichi Suzuki, betreut.
Der zweiwöchige Workshop war unterteilt in drei Bereiche: Lernphase, Entwurfsworkshop und Herstellungs- und Aufbauphase. Einleitende Vorlesungen boten vertiefenden Unterricht zu biegeaktiven Konstruktionssystemen, computerbasierten Werkzeugen, FEA Software und Materialwissenschaft. Dieser dreitägigen Phase folgte eine viertägige, intensive Designsession, in der die Konstruktion detailliert entworfen wurde. Der Workshop endete mit einer viertägigen Herstellungszeit.
Das Ziel des Workshops ist es, auf verschiedene Bereiche einzuwirken. Erstens, die Installation verbindet traditionelle Materialien mit neuester computerbasierter Technologie. Studierende aus Ecuador lernen, computerbasiertes Design zu nutzen und der resultierende Demonstrator zeigt die Fortschritte im computerbasierten Design in Quito. Zweitens, die Installation nutzt nur natürliche Materialien: Bambusstangen und –latten für das Tragsystem, und Juteseile für die Verbindungsdetails. Auch mit nachhaltigen Materialien ist das biegeaktive System sehr materialeffizient. Weder sind aufwendige Schalungen oder Gussformen notwendig, noch besondere Maschinen. Schließlich eröffnet die Arbeit mit dem Computer neue Wege der Interaktion mit unseren Bauwerken.
In diesem Zusammenhang verschieben sich aktuelle architektonische Denkmuster vom Entwurf statischer Baumodelle hin zum Design mehr dynamischer und anpassender Modelle. Konstruktionen können jetzt so entworfen werden, dass sie physikalisch auf Anregungen antworten können, die aus einem dynamischen, nicht vorhersehbare Umfeld kommen, um die entwurfsbedingten Leistungen zu verbessern. Das Problem beim Entwurf solcher Strukturen liegt in der Unvorhersagbarkeit seiner geometrischen Form. Im Gegensatz zu Standard-Designprozessen, in denen die Form im Voraus definiert werden kann, hängt die endgültige geometrische Konfiguration dieser flexiblen Strukturen von der Beteiligung des Materialverhaltens als wesentlicher Akteur ab, der den ganzen Formprozess antreibt. Der Workshop untersuchte nichtstandardisierte dynamische Artikulationen von biegeaktiven Elementen durch das Überbrücken der Lücke zwischen physikalischen und digitalen Modellen mit einer selbst erstellten Software: Elastic Space.
Biegeaktive Bambus-Konstruktion
Die fertige Konstruktion besteht aus 5 mm starken natürlichen Bambuslatten und –stangen mit 10 mm Durchmessesser. Sie hat eine Spannweite von 7,50 m im Raum, hat eine Länge von 15,50 m und erreicht eine Höhe von 4 m an ihrer höchsten Stelle. Die Struktur versucht, die dem Bambus innewohnenden Eigenschaften, wie z.B. Leichtigkeit, Flexibilität, Stärke und natürliche Schönheit, für eine großmaßstäbliche Konstruktion zu nutzen.
Die Konstruktion unterscheidet sich von anderen biegeaktiven Bambusstrukturen dadurch, dass sie die die Designfreiheit japanischer Korbflechter übernimmt und mithilfe der Einführung des computerbasierten Entwerfens, einfacher Formfindung und neuer tragkonstruktiver Typologie in einen größeren Maßstab überträgt. Wir gehen weg von den Bögen, die Fundamente benötigen und einfach miteinander verbunden sind. Alle Kräfte gleichen sich innerhalb der Tragstruktur aus und diese reine Gleichgewichtsform verschiebt die Entwurfsgrenze der biegeaktiven Bambusstruktur über die Grenzen traditioneller Formen hinaus. Die Struktur existiert unbegrenzt, gemacht aus Stangen mit einer Syntaxfüllung aus Latten. Alle Materialien sind aus lokalen Bambusrohren hergestellt und so eingesetzt, um ein weich fortlaufendes tragendes Element zu schaffen. Die Knoten bestehen aus auf Reibung basierenden Seilverbindungen aus Naturjute.
Der Umriss wurde entworfen und berechnet für eine standortspezifische Form, die so gewünscht war. In einem zweiten Schritt wurde die Syntax eingefügt, um das Tragwerk stabiler und steifer zu machen. Die Syntax nutzt Webtechnik und Torsion, um die Steifigkeit der stellenweise sehr flexiblen Elemente zu erhöhen. Die Struktur hat ein räumliches 3D-Desgn und entfernt sich von den 2.5D Gitterschalen-Strukturen. Es wird Elastic Space V2 (Arbeit mit IGUANA House sofware) verwendet, um das komplizierte Gleichgewicht aller Webelemente inklusiver aller Verbindungs-/ Knotenpunkte zu simulieren. Zur Unterstützung der Struktur wurde eine computerbasiert und digital produzierte Bank gebaut.
Projektteam:
Wissenschaftliche Entwicklung:
Evy Slabbinck and Seiichi Suzuki Erazo
Technische Unterstützung:
Yaner Luis Cangá Chavez, Anders Obregon und Juan Edison Columba Paucar
IAAC GSS Studierende (Design und Fabrikation): Juan Francisco Mayorga Jaramillo, Valeria Latorre, Gordon Leibowitz, Valeria León, Veronica Sofia Molina, Maria Gabriela Chacon Palacios, Gisella Parra, Fausto Andres Davila Pazmiño und Juan David Barona Trujillo
Freiwillige (Fabrikation):
Byron Esteban Cadena Campos, Sophia Natalia Gualán Chacón, Gustavo Francisco Abdo Hernández, Santiago Dario Guevara Hidalgo und Karen Elizabeth Landazuri Proaño
Dokumentation:
Rafael Fernando Suárez Molina, Santiago Gabriel Miño Paz und Nestor Emmanuel Mendoza Zambrano
In Zusammenarbeit mit:
Institute for Advanced Architecture of Catalonia (IAAC), Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwefen (itke) Universität Stuttgart und Pontificia Universidad Católica del Ecuador (PUCE)
Mit Unterstützung von:
Red Internacional del Bambú y el Ratán (INBAR), Sustainable Forest Management Corporation (Comafors), Fablab Zoi, Museum of Interactive Science (MIC), CODESA, Fibrobambu und Pelikano Plywood
