Striatus


結構・構造・建構・構築 台灣建築雜誌2022年9月 Vol.324
134 2022-08-30

 

©   ZHACODE、ETH BRG


作品檔案2118
 
Striatus
ZHACODE、ETH BRG
 

  Striatus是一座拱形、無加勁、無砂漿的砌體人行橋,由3D列印的混凝土塊構成。這座16x12米的人行橋在2021年威尼斯建築雙年展期間於Giardini della Marinaressa對外展出,是第一座結合建築工匠的傳統技術與先進的數位設計、製造技術的實驗性作品。

  「Striatus」這個名字反映了它的結構邏輯和製造過程。結構整體為純受壓結構(funicular structure)。而混凝土的3D列印層,安排在正交於壓應力方向,建構出這座不需要額外加勁或粉飾「帶有條紋」(striated)的結構。

幾何形狀帶來的力學強度

  Striatus橋為無鋼筋混凝土結構,透過幾何的形狀達到結構強度。混凝土和磚石相仿,都是抗壓性能優良的材料。在傳統石造的拱頂結構中,石材可以透過純壓力把荷重傳遞到支承上;相較之下,抗彎矩的傳統鋼筋混凝土的平梁和平板,需要在中性軸填充低度利用材料。透過設計結構的幾何,我們可以節省材料的使用,也可以採用強度較低、汙染較少的替代建材。

  呼應基地條件,Striatus的橋面有數個分叉。其純壓結構的的形狀利用「推力網絡分析」(Thrust Network Analysis)取得(該分析方法原先是為砌體拱頂的結構評估而開發)。橋的新月形輪廓可以容納各式載重情境的堆力線(trust line,壓應力的合力中心線)。先進的離散元素模型(discrete element modelling)用來細微調整塊體的立體幾何,並檢查整體結構在極端荷載情況中或是支承差異沉陷時的穩定性。

  地面上的鋼索提備橋拱的水平推力,易於拆卸的塊體之間,隔著合成橡膠墊,用以避免應力集中並調控界面的摩擦,功能類似傳統砌體結構中的鉛板或砂漿。本橋53個3D列印塊體是使用與主應力正交的非平行列印層所生產,這樣可以避免列印層之間的剪力。3D列印可以生產空心的構材,與切削成形或鑄造的方法相比,可以大量減少材料的使用量。

3D混凝土列印

  3D混凝土列印還有一個在幕後的貢獻,它將智慧化高技術勞動者再次引入營建業中。數位製造與組裝技術,使得悠久工匠幾何加工知識,得以再為當代營建者所用。3D混凝土列印引入了新一代,人機共生(human-machine symbiosis)的匠藝經濟,迥異於大量浪費物力只為節省人力的二十世紀營建方式,3D列印等技術有望成為在環境、社會、文化和經濟等面向中永續的生產方式。

 
 

 
作品資料

Striatus

地點:威尼斯

用途:橋梁

設 計

ZHACODE:Jianfei Chu, Vishu Bhooshan, Henry David Louth, Shajay

Bhooshan, Patrik Schumacher

ETH BRG:Tom Van Mele, Alessandro Dell’Endice, Philippe Block

結構工程

ETH BRG:Tom Van Mele, Alessandro Dell’Endice, Sam Bouten,

Philippe Block

製造設計

ETH BRG:Shajay Bhooshan, Alessandro Dell’Endice, Sam Bouten,

Chaoyu Du, Tom Van Mele

ZHACODE:Vishu Bhooshan, Philip Singer, Tommaso Casucci

3D混凝土列印

In3D:Johannes Megens, Georg Grasser, Sandro Sanin, Nikolas

Janitsch, Janos Mohacsi

混凝土材料開發

Holcim:Christian Blachier, Marjorie Chantin-Coquard, Helene

Lombois-Burger, Francis Steiner

LafargeHolcim Spain:Benito Carrion, Jose Manuel Arnau

裝配與施工

Bürgin Creations:Theo Bürgin, Semir Mächler, Calvin Graf

ETH BRG:Alessandro Dell’Endice, Tom Van Mele

後 勤

ETH BRG:Alessandro Dell’Endice, Tom Van Mele

Holcim Switzerland & Italy:Michele Alverdi

LafargeHolcim Spain:Ricardo de Pablos, José Luis Romero

其他合作夥伴

Ackermann GmbH(CNC timber formwork)

L2F Architettura(site measurements)

Pletscher(steel supports)

ZB Laser(lasercutting neoprene)

 
(完整作品內容請參考《台灣建築》2022年9月號,Vol.324

 

134 2022-08-30

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