Тechnologia

NIEOGRANICZONE MOŻLIWOŚCI

Konstrukcje tekstylne w nowoczesnej architekturze W porównaniu z dobrze znanymi i sprawdzonymi materiałami budowlanymi z kamienia, drewna, stali, betonu i szkła, membrany są stosunkowo młodym produktem jeśli chodzi o historię budowy. Już nasi starożytni przodkowie wpadli na pomysł pokrycia swoich domów materiałami ze skór zwierzęcych. Zaś później ręcznie tkane dachy chroniły ich przed żywiołami.

Dziś, architektura membranowa - znana również jako konstrukcja tekstylna - jest wysoko rozwiniętą technologią, która znajduje zastosowanie w projektach markiz, fasad budynków i zadaszeń. Służy głównie jako ochrona przed żywiołami, ale jest także elementem designu.

Z definicji, membrana to cienka, naciągnięta błona, podobna do bębenka lub skrzydła nietoperza. Niezliczone przykady w świecie przyrody zainspirowały architekta Frei Otto i jego zespół do badań nad nową technologią konstrukcyjną. Pociągnęło go to do dalszego rozwoju jej praktycznych zastosowań.

W przeciwieństwie do wielu najnowszych osiągnięć w budownictwie, obciążenie wiatrem i śniegiem lekkich konstrukcji membranowych jest zredukowane dzięki zakrzywionej płaszczyźnie powierzchni. Konstrukcje tekstylne są trójwymiarowymi strukturami składającymi się z elementów nośnych- membran, stali i sieci kabli. Kable są wykorzystywane do wspierania i napięcia membrany. Najbardziej podstawową konstrukcją jest klasyczna forma przypominająca siodło, tzw. czteropunktowe sklepienie.

CZTEROPUNKTOWE SKLEPIENIE

Poduszki z powietrzem to często używana forma konstrukcji membranowych wspierana przez powietrze. Te zakrzywione w jednym kierunku formy są stabilizowane za pomocą ciśnienia dodatniego.

Jeżeli chodzi o materiały, tkaniny powlekane okazały się być najlepsze. Te najczęściej stosowane są wyjątkowo odporne na rozerwanie- to tkaniny poliestrowe z powłoką PVC, które cechują się wysoką wytrzymałością na rozerwanie, inne to tkaniny z włókna szklanego z powłoką z PTFE. Stosowane są również cienkie błony ETFE używane jako poduszki pneumatyczne lub rozciągane do postaci pojedynczej warstwy. Zastosowanie określa jakość wybranej membrany. Jakość jest definiowana przez najważniejsze właściwości materiałów: odporność na rozdarcie, niska waga, wysoka przezroczystość, trwałość, ognioodporność i żywotność.

MateriałyPowłoka
akrylowa
PES/PVC
Powłoka
PES/PVC
PVDF
Szkło/PTFE
Średni okres żywotności10–15 lat15–20 latPowyżej 25 lat
Odporność na warunki atmosferycznexxxxxxx
Odporność na brudxxxxxx
Przezroczystośćxxxxxxxxx
Odporność na ogieńxxxxxxx
Odporność na gnieceniexxxxx(x)
Koszty (wartość bazowa: 100)100110200/250
Miejsce zastosowaniaKonstrukcje
stałe i
tymczasowe
Konstrukcje
stałe i
tymczasowe
Konstrukcje
stałe

OCENA:

(x) = nieodpowiedni; x = zadowalający; xx = dobry; xxx = bardzo dobry

Podobnie jak w przypadku tradycyjnego budownictwa, planowanie struktur membranowych jest interdyscyplinarnym przedsięwzięciem oraz wspólną pracą właściciela budynku, użytkownika, architekta, inżyniera i wykonawcy. Ważnym elementem tej pracy jest dobra znajomość wymagań konstrukcyjnych i technicznych oraz innych właściwości i możliwości konstrukcji membranowych. Zaawansowane oprogramowanie pomaga zaprojektować kształt tak, aby obliczyć jego statyczne właściwości i zaplanować dalsze szczegóły – jest to doskonałe narzędzie pozwalające zarządzać pojektami w sposób bezpieczny i ekonomiczny. Poszczególne fazy ​​planowania są bardzo podobne do tych użytych w konwencjonalnych projektach konstrukcyjnych. Instalacja struktur membranowych: poszczególne elementy konstrukcyjne są prefabrykowane w zakładzie produkcyjnym i zostają zmontowane na miejscu budowy. Wykonanie elementów: membrany są wycinane z płaskiego kawałka ze zwoju tkaniny, następnie zostają zgrzewane do wstępnie obliczonego trójwymiarowego kształtu. Proces ten obejmuje wszystkie etapy potrzebne do montażu i wstępnego rozciągnięcia membrany.

NAJLPSZE ZASTOSOWANIE ARCHITEKTURY MEMBRANOWEJ

Tkaniny wykonane z odpornego na rozdarcie poliestru, włókna szklanego i cienkich powłok ETFE otwierają nowy wymiar w budownictwie. Dzięki dużej elastyczności, ich małej masie na metr kwadratowy oraz wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i przezroczystości możliwe jest:

  • pokrycie dużych powierzchni bez kolumn nośnych
  • projektowanie przestrzeni skąpanych w świetle
  • zrealizowanie zupełnie nowych kształtow konstrukcji
  • zapewnienie niezapomnianych doznań dzięki bogatemu wzornictwu i kolorystyce
  • tworzenie konstrukcji tymczasowych, które mogą być ponownie wykorzystane w innych miejscach
  • zorganizowanie efektywnego procesu budowy przy optymalnym wykorzystaniu dostępnych zasobów
  • wdrożenie nowych możliwości w budownictwie.

Cechy tej metody konstrukcyjnej są niezwkle wszechstronne i uniwersalne. Membrany są zazwyczaj używane do realizacji projektów dachowych lub elewacji, zapewniają długotrwałą ochronę przed czynnikami zewnętrznymi. Ponadto, membrany wielowarstwowe zapewniają izolację cieplną i dźwiękową. Oprócz konstrukcji membranowych zapewniających izolację, membrany mogą być produkowane w wysokiej przejrzystości lub całkowicie nieprzezroczyste. Materiały poliestrowepokryte plastikiem dostępne są we wszystkich kolorach, natomiast powlekane włókno szklane jest zazwyczaj białe. Biały oraz inne jasne kolory to najczęściej wybierane kolory ze względu na przyjemny efekt wizualny oraz najlepsze warunki dla osiągnięcia przezroczystości.

MEMBRANA Z DACHEM ŁUKOWYM

MEMBRANA DACHOWA ‘’HIGH-POINT”

Pomimo ograniczeń jakie narzucają prawa fizyki, membrana nadal oferuje wiele możliwości projektowych. Wybór kształtu membrany jest często określany nie tylko przez pryzmat wymagań funkcjonalnych, ale także rozwiązań architektonicznych i projektowych. Stona marketingowa projektu jest również ważna dla klienta, odgrywa także ważną rolę w procesie projektowania. Dlatego dobrze wykonany projekt konstrukcji membranowej może stworzyć pozytywny wizerunek budynku lub firmy. Membrany poliestrowe pokryte plastikiem są idealnym rozwiązaniem dla konstrukcji tymczasowych. Niska waga i elastyczność materiału sprawia, że ​​montaż i demontaż jest niezwykle prosty. Dachy otwierane, które otwierają i zamykają się automtycznie, również wykonane są z tego materiału. Koszty są ważnym czynnikiem jeżeli chodzi o decyzję w sprawie danego rodzaju konstrukcji. Jak wiadomo, w tradycyjnym budownictwie nie istnieje taki materiał, który oprócz dobrej ceny nadaje się do realizacji każdego projektu. To samo odnosi się do konstrukcji membranowych. Ogólnie rzecz biorąc, pokrycie membranowe jest wyjątkowo ekonomiczne. Znajduje swoje zastosowanie przy zadaszaniu dużych powierzchni oraz gdy projekt jest w dużym stopniu powtarzalny.

ARCHITEKTURA MEMBRANOWA DZIŚ

Architektura membranowa stała się bardzo popularną metodą budowy o zaawasowaej technologii. W kolejnych sekcjach przedstwawimy przedgląd najnowszych trendów oraz ich zastosowanie. Tak jak kiedyś, współczesne konstrukcje membranowe są obecne w miejscach, w których ludzie spędzają wolny czas.

Unikalne konstrukcje membranowe często posiadają zabawne kształty. Co więcej, są nie tylko lekkie i jasne; stwarzają miłą atmosferę, przekazując tym samym uczucie wolności i radości. Rzeczywiście, większość ludzi lubi przebywać w przyjaznej atmosferze pod membranami. Architektura membranowa ma już swoje stałe miejsce w technologii budowlanej, wskazuje na to wiele praktycznych realizacji.

KULTURA

Lekkie konstrukcje wykonane z membrany są idealnym rozwiązaniem dla widzów, który chcą uczestniczyć w przedstawieniach teatralnych lub koncertach na świeżym powietrzu. Wydarzenia kulturalne organizowane w amfiteatrach są nie lada wyzwaniem ze względu na technicznie i finansowe trudności- dlatego amfiteatry często przykrywa się membranowymi sklepieniami. Montaż i demontaż mobilnego dachu jest stosunkowo prosty, co czyni go idealnym rozwiązaniem dla letnich imprez kulturalnych. W takim przypadku nie ma potrzeby kalkulacji obciążenia konstrukcji śniegiem- rozwiązania są stosunkowo lekkie i ekonomiczne. Architektura membranowa doskonale nadaje się do ochrony zabytków, muzeów, a nawet trwałej konstrukcji w celu ochrony teatru. Termiczne i akustyczne rozwiązania izolacyjne są łatwo dostępne. Właściciel takiego budynku może pochwalić się nie tylko funkcjonalnym dachem, ale również niesamowitym charakterem oraz efektownych wyglądem konstrukcji.

Przykład zastosowania:
Teart muzyczny: Teatr muzyczny „The Lion King” Hamburg, Niemcy

PODRÓŻE

Konstrukcje membranowe, które pokrywają lotniska, dworce lub przystanki autobusowe są czymś więcej niż tylko alternatywą dla konstrukcji dachowych wykonanych z metalu lub szkła. W tych miejscach, gdzie ludzie spotykają się na co dzień, architektura powinna być czymś wyjątkowym, stwarzać atmosferę radości. Lekkość konstrukcji i jej gra ze światłem słonecznym generuje uczucie ciepła i ekscytacji. Wybór materiału jest szczególnie ważny. Aby zapobiec szybkiemu brudzeniu się powierzchni membrany oraz podnieść poziom odporności na ogień należy wybrać niezawodne włókno szklane PTFE.

Przykład zastosowania:
Port lotniczy: Lotnisko Denver, Stany Zjednoczone

SPORT

Już od ponad 30 lat konstrukcje membranowe są często wykorzystywane jako dachy stadionów i aren sportowych. Stadion Olimpijski w Monachium z pewnością nie jest dachem membranowym, ale nadal należy do rodziny lekkich konstrukcji nośnych. Obecnie istnieje wiele dachów aren sportowych wykonanych z lekkich konstrukcji linowych pokrytych membraną. Nieprzeciętne cechy konstrukcji membranowej -zadziwijąca lekkość oraz dowolny kształt- doceniane są przez coraz szersze grono architektów i właścicieli budynków. Membrana może pokryć dużą powierzchnię dachową bez użycia filarów, które mogą utrudniać widzom śledzenie wydarzeń sportowych. Goście lodowisk również chcą przeżywać sportowe emocje niezależnie od warunków pogodowych. Umożliwiają to dachy membranowe, które dodatkowo pomagają oszczędzać energię.

Przykład zastosowania:
Stadion: Mercedes-Benz Arena, Stuttgart, Niemcy

ARCHITEKTURA

Architekci coraz bardziej interesują się tematem konstrukcji membranowych, uczą się jak połączyć ich złożoną formę ze swoimi koncepcjami projektowymi. Architektura membranowa stosowana jest głównie do budowy zadaszonych wejść do budynków, tarasów, dziedzińców lub elewacji. Pokrycie dachem membranowym garażu samochodowego jest często omawianym tematem wśród architektów, ponieważ takie rozwiązanie funkcjonuje z powodzeniem w wielu miejscach na świecie. Wielu architektów coraz częściej decyduje się na połączenie membrany ze szkłem. Tworzy to ciekawy związek między przejrzystością a przepuszczalnością światła - żywy, ciągle zmieniający się teatr światła. Jednakże, większość architektów musi poznawać ten teren na własną rękę. Nie we wszystkich szkołach wyższych i uniwersytetach poświęca należytą uwagę tej metodzie konstrukcyjnej.

Przykład zastosowania:
Membrana i szkło: Sony Center, Berlin, Niemcy

CENTRA HANDLOWE

Dla większości ludzi zakupy to coś więcej niż tylko zakup najpotrzebniejszych produktów. Już od dłuższego czasu spędzają coraz więcej czasu wolnego w centrach handlowych, które stały się miejscem rozrywki. Architektci i właściciele budynków inwestują coraz więcej pieniędzy i wysiłku, aby te centra handlowe były bardziej atrakcyjne dla gości. Architektura membranowa jest w takim wypadku mile widzianą koncepcją, która ulepsza projekt i czyni atmosferę centrum handlowego bardziej przyjazną. Ciekawie zaprojektowany układ kształtów, przejrzystość materiałów oraz gra światła tworzą niepowtarzalną atmosferę oraz wygląd. Co więcej, architektura membranowa znacznie zwiększa atrakcyjność miejsca w oczach zwiedzających.

WYDARZENIA

Zawsze, gdy zbliża się wielkie wydarzenie- takie jak World Expo, Igrzyska Olimpijskie czy Mistrzostwa Świata- organizatorzy rozważają możliwość zastosowania membran w celu uzyskania wyjątkowego i spektularnego efektu. Czas budowy i koszty są najważniejszymi czynnikami- architektura membranowa umożliwia realizację projektów w bardzo krótkim czasie. W przypadku konstrukcji do jednorazowego użytku, zaleca się zastosowanie membrany z PVC. Niektórzy klienci preferują rozwiązania, które zapewnią im tylko sezonowe zadaszenie.

Przykład zastosowania:
Millennium: Millennium Dome, Londyn, Wielka Brytania

MARKETING

W procesie sprzedaży prestiżowych dóbr takich jak samochody, wrażenia estetyczne odgrywają kluczową rolę. Dlatego architektura membranowa jest często spotykana w tej branży. Samochody nie tylko są prezentowane w atmosferze ekscytacji, ale również chronione przed brudem i niesprzyjającą pogodą. Nawet zimą, samochodom nie grozi zasypanie śniegiem lub pokrycie lodem. Agencje marketingowe często sięgają po dobrodziejstwa jakie przynosi architektura membranowa.

Przykład zastosowania:
Pawilon: Coca-Cola, Igrzyska Olimpijskie Lodyn 2012, Wielka Brytania

ARCHITEKTURA MEMBRANOWA PRZYSZŁOŚCI

Możemy się spodziewać, że architektura i technologia budowy membran będzie nadal się rozwijać, a liczba nowych pomysłów będzie zwrastać. Jest to wielka szansa dla architektury membranowej, aby uzyskać większy wpływ na arenie międzynarodowej.

NOWE MATERIAŁY

Oprócz sprawdzonych materiałów w rozwoju architektury membranowej nadal istnieje potrzeba użycia nowych zaawansowanych materiałów mających na celu rozszerzenie zastosowania architektury membranowej. Niedrogie materiały wymagają dopracowania w zakresie odporności na brud oraz możliwości bezproblemowego spawania elementów. Przezroczystość musi osiągnąć nowy, lepszy poziom - rośnie zainteresowanie przejrzystymi konstrukcjami odpornymi na rozdarcia. Innym aspektem jest wpływ materiałów na środowisko i ich bezpieczna utylizacja. Jednymi z obiecujących osiągnięć są poliolefiny na specjalnych meteriałach poliestrowych. Jeśli nasz zespół będzie w stanie ulepszyć wszystkie parametry procesu powlekania oraz poprawić wytrzymałość elementów spawanych oraz odporność na zabrudzenia i ognioodporność, możemy zrobić ogromny krok naprzód.

NOWE ZASTOSOWANIA

Czas wolny będzie nadal ważną częścią życia każdego z nas, dlatego rozrywka i sport będzie zyskiwać na znaczeniu: więcej ludzi będzie chciało spędzić czas w komfortowych stadionach z częściowym lub pełnym dachem. Niestety wiele obiektów sportowych i aren sportowych w Europie pozostaje w tyle. Wiele stadionów jest całkowicie przestarzałych i ledwo pomieści rozmiar dzisiejszych wydarzeń. Potrzeba nowych stadionów z przestronnymi dachami jest wyraźnie zauważalna.

Sektor transportu nadal rośnie. Prawie wszystkie europejskie porty lotnicze dysponują nowymi parkingami, dworcami lub budynkami biurowymi. Ich liczba wciąż rośnie, a wszystkie obiekty muszą być zadaszone. Tak samo w przypadku kolei, ruch pociągów zwiększa się, co skutkuje potrzebą nowych stacji i przystanków. Transport towarów drogą powietrzną przeżyje wielki boom (patrz: CargoLifter) co spowoduje ogromne inwestycje w budowę hangarów i magazynów. W tym przypadku są to budynki o dużych rozmiarach dla których membrany zdają się być najlepszym rozwiązaniem.

Na przełomie tysiącleci wybudowano największą na świecie konstrukcję membranową - Millennium Dome. Widząc jej wielkość i możliwości, możemy sobie tylko wyobrazić, jak wiele interesujących i różnorodnych zastosowań architektury membranowej czeka na nas w przyszłości.