examensarbete_hagstrom_lilja by päivi hagström

symbiotic wooden structures in service of young open-minded sea scouts on a remote, weather-beaten site in the archipelago Jennifer Lilja och PĂ¤ivi HagstrĂśm Examensarbete i arkitektur, CTH 2009 Examinator: Ulla Antonsson

inledning

Examensarbetet riktar sig till en specifik användare på en speciell plats. Dessa har gett grunden till en mängd arkitektoniska frågeställningar som har styrt vårt arbete. Vi har utforskat frågor som: Hur kan en byggnad vara pedagogisk? Hur gestaltas öppenhet och delaktighet i en byggnad? Kan man basta under ett tunt membran? Finns det en konstruktion som kan återspegla dessa frågor, och i så fall, kan den monteras på en svåråtkomlig plats och stå utsatt för väder och vind? För att kunna berätta om projektets innehåll och vårt arbetssätt har vi formulerat tre rader text som också fick bli arbetets titel: Symbiotiska trästrukturer för unga öppensinnade sjöscouter på en väderbiten plats längs ut i skärgården.

innehållsförteckning programformulering

situation användaren vistelse på bryggan angreppssätt

utveckling

begrepp: lätthet begrepp: exklusivitet begrepp: sauna textil värmefångare delaktighet begrepp: ceremoni aktiviteter på bryggan att ge form symbiotiska strukturer begrepp: elasticitet

fördjupning

det textila 1 det textila 2 det textila 3 med gemensamma krafter skal, membran och rutnät tensegrity reciprocal frames utveckling av trästrukturen

på bryggan

epilog i 1:1

förberedelser membran monteras inne i värmen på tankens yttersta udde säsongen på bryggan förankring att återkomma en famnfull reglar domkraft och mothåll vad hände sen? i snickeriet montering källförteckning timeline

NĂ¤stan framme vid betongbryggan.

Nere vid strandkanten.

Stig genom lĂśvskogen. 6

situation

Utgångspunkten för vårt program är en situation som består av en ö och en brygga på en vädermässigt utsatt plats samt en grupp sjöscouter som iscensätter aktiviteter på bryggan. För att hitta inspiration och begränsningar i projektet har vi använt oss av en imaginär bild om den mytomspunna ”alltid-redo-scouten” och skrivit små berättelser om aktiviteter som utspelar sig på bryggan. Färjan från fastlandet tar drygt 20 minuter och väl framme tar du flakmoppe, cykel eller går. Ingen biltrafik är tillåten på ön, med undantag av en taxibil och varuleveranser till och från värdshus och lanthandel. Efter att ha lämnat den snirklande vägen bland villorna fortsätter promenaden genom skogen mot öns norra sida. När inte mer återstår av vägen än en liten upptrampad stig öppnar landskapet slutligen upp sig. Sju byggnader är kopplade till scouternas verksamhet: en huvudbyggnad, fem små stugor samt ett båthus nere vid stranden. Uppdragna i gräset ligger kajaker och kanoter. Stigen slutar vid vattenbrynet där bryggan tar vid. Den gör en sväng runt udden och fortsätter sedan ut i viken. Som sista anhalt innan det öppna havet ligger en flytbrygga i betong, 3 x 21x1 meter. Det är här vi ska vara.

<<< Promenaden till bryggan. 7

För scouten är allting roligt så länge man får göra det tillsammans.

användaren

Användaren i detta projekt är en fabulerad bild av en scout som vi har skapat med hjälp av olika källor. Till viss del grundar den sig på diskussioner vi haft med scouter, bilder vi har fångat från scoutböcker och historier vi fått berättade för oss. Dessa iakttagelser har vi skrivit in i texten som egna små stycken i kursiv text. Meningen med texterna är att de ska ge en djupare bild av användaren och en ökad förståelse för de val vi har gjort under processen. Vi har också låtit oss påverkas av bilden av scouten som en spejare, scouten som alltid är redo och som går med “lätta, raska och tysta steg”. En bild som till stor del är hämtad från scoutrörelsens grundare Baden-Powells texter.

“Rätta sättet att hejda en skenande häst är inte, som många tror, att ställa sig i vägen och vifta med armarna. Istället bör du springa jämsides med den, fatta tag i skakeln för att inte själv dras omkull, gripa tömmarna med andra handen, dra hästens huvud runt mot dig och försöka få hästen mot en mur eller husvägg eller tvinga den att stanna på annat sätt. Naturligtvis är det mycket svårt för en pojke som är liten och lätt. Hans uppgift vid sådana olyckstillbud blir främst att ta hand om dem som skadats av den skenande hästen.”

Fotnot; Baden-Powell of Gilwell: Scouting for boys, Svenska upplagan, grundad på engelska utgåvan från 1926

vistelse på bryggan

Så länge som scouterna hållit hus på ön har det funnits en önskan om att bygga en bastu någonstans på tomten, såtillvida att virke införskaffats. Efter att ha legat gömt i huvudbyggnadens krypgrund några år hade det tillsist använts till någonting annat, men fortfarande räckte det med att någon sågs hamra ihop två brädor för att frågan skulle komma: “Ska det bli en bastu av detta?” Frågeställningen bygger både på situationen och användarens förutsättningar. Scouterna har önskemål om att kunna använda bryggan på flera olika sätt och inbjuda till vistelse där. Byggandet av en bastu har länge planerats, dock inte just på bryggan. Ur dessa förutsättningar föds tanken på att skapa en möjlighet att bada bastu på bryggan.

<<< Laboration på bryggan.

Den preciserade frågan är hur man bygger en bastubyggnad på en så utsatt plats till en grupp av användare med så specifika intressen? Vad är en bastubyggnad i detta specifika sammanhang och hur skulle den kunna fungera?

angreppssätt För att lättare angripa frågeställningarna har vi experimenterat med och varierat mellan olika arbetsmetoder. Vid sidan av skrivande och skissande har vi parallellt arbetat med:

öppenhet Scouterna nyttjar möjligheten att fritt röra sig på land och hav. Allemansrätten, ska den gälla även byggnaden? (delaktighet s.22)

modeller

ritual Att bada bastu är en upplevelse i flera steg. Man rör sig mellan olika rum och mellan olika temperaturer. Bastubyggnaden har en stark koppling till tid och rörelse. (ceremoni s.24)

i både liten (s.16, 28) och 1:1 skala (s. 66).

laborationer

med värmefångare (s.20), rislykta (s.36), textilier (s.38) och volymer (s.28).

begrepp

För att vidare utveckla programbeskrivningen och vår frågeställning introducerar vi ett antal begrepp som fungerat som verktyg under processens gång:

lätthet Lätthet i byggandet kan vara en viktig aspekt ur energihushållningssynpunkt. I andra sammanhang kan lätthet visa sig i form av en förenklad funktion eller en läsbar konstruktion. (s.14) exklusivitet Vad är kvalité för oss? I västerländsk kultur ser vi tid som något exklusivt, vi talar om den i termer om att ”spara” och att ”slösa”. Exklusivitet kan också vara någonting som är platsförankrat och specifikt just för den valda platsen. Som en figursydd dräkt. (s.16) elasticitet Träbyggandets historia bygger till stor del på empirisk kunskap. Vi modifierar detta arbetssätt och genomför learning-by-doing experiment med elasticitet. (s.32)

<<< Vårt angreppssätt har varit att variera i både skala och metod.

sauna Vad kan bastubadandet innebära i dess mest reducerade form? Hur kan vi förfina begreppet och behålla komplexiteten? (s.20)

<<< Projekt i Yokohama triennale, Sami Rintala

begrepp: lätthet Boken Lightness tar upp frågor om nödvändigheten att bygga ”lättare” utifrån ett energihushållningsperspektiv. Om att utveckla nya material och framförallt om att låta materialen verka i de sammanhang där de fungerar bäst. Olika material som stål, betong, textiler, aluminium och kompositer har alla sina egna sätt att hantera spänningar. Att bygga effektivt innebär att inte låta konstruktionen lida av tyngden av sin egen vikt. Om materialen får göra det som de gör bäst, kan minimalt med material bidra till optimal funktion. Vi kan tänka oss en triangel med tre ben som vart och ett påverkar en komponents vikt: material, process och form. Bilden av triangeln visar att det inte bara handlar om jakten på rätt material för att göra saker lättare. Komplexa strukturer består ofta av en hierarki av element som interagerar med varandra. Strukturen blir då något mer än bara summan av delarna. Detta kan göra att en konstruktion där de enskilda delarna gjorts lättare till slut faktiskt blir tyngre. Det har funnits tider då det varit nödvändigt att bygga lätt, då allt byggande utgick ifrån kroppens egen storlek och styrka och tillgången till material på platsen. Ut till vår ö fraktas allt material med båt, vi kan därför inte räkna med lyftkranars hjälp utan får lita till vår egen bärförmåga. Detta skapar en begränsning för oss, och en möjlighet. Tankar om lätthet återkommer gång på gång i våra diskussioner. I funderingar om materialval, konstruktions- och monteringsprinciper, men också i idéer om att förenkla och förtydliga funktionen. Hur lite kan vi bygga och ändå uppfylla de behov som vi skrivit in i frågeställningarna? Hur mycket kan vi skala av och ändå behålla essensen i byggnaden?

Fotnot; Adriaan Beukers, Ed van Hinte: Lightness

begrepp: exklusivitet

I boken Undesigning the Bath beskriver författaren och arkitekten Leonard Koren badning som en ytterst subjektiv erfarenhet där badets kvaliteter ökar med antalet speciella egenskaper. Han efterlyser känslan för materialet ur badarens synvinkel. Badaren upplever omgivningen på ett högst taktilt sätt, med hela sin kropp och därför är det “från ett animistiskt synsätt eftersträvansvärt att synliggöra, till och med att understryka, badets nyckelelement: vattnet, värmen, ljuset, materialen.“ Exklusivitet, någonting som är platsförankrat och specifikt utformat just för den valda platsen. Som en figursydd dräkt. Att hitta essensen i platsens förutsättningar och låta byggnaden växa fram med tid.

<<<Tidiga experiment med träkonstruktioner.

En traditionell rökbastu utan varken skorsten eller kamin tar mellan fyra och sex timmar att värma upp. Vår bastu, liksom de bad Koren beskriver, kan i all sin enkelhet få ta både tid, engagemang och omsorg att uppföra och underhålla. Vad är kvalité för oss? I västerländsk kultur ser vi på tid som något exklusivt, vi talar om den i termer om att ”spara” och att ”slösa”. Kan exklusivitet också vara något som inte är rent praktiskt, med andra ord ytor och material som i sitt arkitektoniska sammanhang kräver underhåll och tid? Om badet tar tid att förbereda och genomföra men också bidrar till ens välbefinnande, kan “konsumtion“ av tid tillåtas utan att vi lägger ytterligare värderingar i det?

Fotnot; Leonard Koren: Undesigning the Bath

<<<Sweat lodge Amerikanska indianer har enligt antropologerna varit de ivrigaste bastubadarna i hela världen. I princip finns det två sätt att konstruera en Sweat lodge: det ena är det mer permanenta, ofta nergrävda rum, där det välvda taket byggs av jord, sten eller trästockar. Det andra är en mer temporär kojliknande konstruktion av grenar täckt med tyger, pälsar, blad och liknande. Att bada bastu var inte bara ett rengöringssätt men ansågs också ha kurerande effekt samt användes till möten och förhandlingar. Hyddans placering och orientering i landskapet var viktig för att underlätta kontakten med den andliga världen, man tog därför stor hänsyn till omgivningen samt till de material som användes. Alltifrån byggandet av hyddan till själva bastandet kan ses som en lång ritual. Gemensamt för alla nordamerikanska indianers bastu var att stenarna (ca 250 kg) värmdes upp på en eld utanför bastuhyddan för att sedan bäras in och placeras i en grop i marken, glödande röda i den mörka hyddan. <<< Rökbastu Har både kallats för Urbastu och bastubyggnadernas RollsRoyce. Det som utmärker rökbastun är avsaknaden av en skorsten och de svarta sotiga väggarna, resultatet av att röken har fått färga hela interiören. En traditionell rökbastu är oftast ett ganska högt hus med ingång genom en låg dörr på gaveln. För att komma in får man huka sig och väl därinne är det nästan helt mörkt. Det enda ljuset i det rökfärgade dunkla rummet kommer från ett litet lågt placerat fönster. Uppvärmningen av bastustenarna tar flera timmar, upp till halva dagen. Efter att stenarna är glödande heta tömmer man ut askan och ser till att vädra ut koldioxid och kolmonoxid. Efter detta stängs ventilationsluckor och dörr och själva bastubadandet kan börja. <<<Ångskåp Olika experiment med ångbad i skåp gjordes redan tillbaka på 1500-talet. Ångskåpen var konstruerade så att man sittandes eller liggandes kunde ta ångbad, något som ansågs vara uppiggande, förbättra cirkulationen och verka avgiftande. Man kunde förstärka effekten genom att lägga örter i det kokande vattnet. Både torra och vattenångsbaserade skåp användes långt in på 1900-talet och vissa typer förekommer säkert än idag.

begrepp: sauna

Scoutens nyfikenhet och vilja att upptäcka ger henne upplevelser av det hon senare lär sig att kalla gravitationslagar, friktion och värmefysik. I sökande efter det varma lyfter hon upp sina fötter till bänkytan och häller en skopa vatten på stenarna. Vi vill undersöka hur lätt konstruktionen kan vara, men på vilket sätt kommer det att påverka vårt basturum? Ta begreppet sauna och klä av det till dess minsta beståndsdelar. Ett tak och lite väggyta är allt som behövs för att ta vara på och lagra värme. Så vi hittar på ett nytt namn för vårt basturum; en värmefångare. Upplevelsen av parallella klimat. Som ett exempel kan vi jämföra upplevelsen att sitta ute i solen, med att sitta ute men i skuggan av ett päronträd. Vad händer med upplevelsen och på vilket sätt påverkar klimatet oss och det som vi kallar rumslighet? Situationen på bryggan innefattar kopplingar mellan de olika elementen hav, vind, kyla och i samband med värmefångaren - eld, stenar, värme och ånga. I sökandet efter en upplevelse av samtidigt närvarande element i det spartanska basturummet ger vi oss i väg på en undersökning av de tidiga basturummen. Vi prövar ideér om hängande bastukonstruktioner och värmefångare av textiler.

textil värmefångare För att pröva olika idéer i skala 1:1 åkte vi upp till norra Bohuslän. Vi hade samlat på oss material om olika typer av bastukonstruktioner och nu skulle teserna prövas. - Hur stora möjligheter har textiler att fungera som värmefångare? - Kan man basta i en kokong? - Hur mycket stenar behöver vi och hur lång tid tar det att värma upp dem? - Hur länge bör värmen i rummet kunna lagras, kan luften mellan två textila membran isolera? - Är det möjligt att nå luftballongseffekt, med tyg som reser sig av värmen? Temperaturen hade sjunkit ner till nollstrecket när vi eldade 50 kilo lavastenar i en flätad korg av armeringsjärn. Vi hade under dagen byggt två primitiva konstruktioner, den första var en gungande kokong som hängde med hjälp av fyra infästningspunkter från ett träd. Kokongen rymde nätt och jämt en person med sin sittyta på 1 meter i diameter. Den andra konstruktionen var en variant av en sweat lodge (se föregående uppslag); en yttre ram på 1,8 x 1.6 meter stöttade de tunna böjda grenar som formade rummet. Båda konstruktionerna var inklädda i tunn, vit byggplast.

Vår sweat lodge hade ännu inget golv men väl bänkar att sitta på. Plats för fyra nära vänner men inget mer. Vi hade lämnat två sidor lätta att öppna; i den första öppningen skulle de heta stenarna bäras in medan den andra fungerade som entré. Skymningen föll och när stenarna började glöda på eldstaden insåg vi att tanken med kokongen inte skulle fungera. Den var alltför liten för den mängd värme som kom från stenarna vilket kändes väl äventyrligt med tanke på kokongens vinglighet och avsaknaden av en snabb flyktväg undan de skållheta ångorna. Den hängande saunan fick alltså vänta. Vi bar järnkorgen med stenarna in i vår sweat lodge med hjälp av en lång pinne. Plasten lyfte lite med den första vågen av ånga och det var riktigt varmt. Taket var bara 1,5 meter från marken vilket gav en volym på drygt 4 kubik och till det räckte värmen i 45 minuter. Där satt vi, i skenet av två värmeljus med bara en tunn plast som skiljde oss från kylan, skogen och skymningen utanför.

<<< Våra och andras experiment med värmefångare. >>>

<<< Föränderlig byggnad, justerbara klimatskal. Som stadens gator under festivaltid, då enkla åtgärder bidrar till en speciell atmosfär och nya rum.

delaktighet

I sina aktiviteter utnyttjar scouterna det vi kallar allemansrätt, möjligheten att fritt vandra i skogarna och lägga till vid klipporna. Det är en känsla av frihet och tillit som också innebär ansvar att bemöta naturen varsamt och med respekt. En gemensam nämnare för såväl scoutrörelsen som den blivande byggnaden är delaktighet. Detta tar sig uttryck både i det fysiska och i det sociala. Vår struktur saknar inte bara lås, men även dörr. Byggnaden är öppen för allmänheten att besöka och använda, men det är scouterna som tillsammans sköter den. Aktiviteterna som utspelar sig tar upp frågor om gemenskap, samarbete, vind, land och hav. Byggnaden i sig skall också vara aktiv; det handlar om att montera, ta itu, reparera, byta, förnya. Precis som med båtar är byggnaden i behov av att bli omhändertagen. Konstruktionen kräver delaktighet i byggstadiet, alla kan hjälpa till att skapa rum. Konstruktionen kan liknas vid ett ramverk som kan kläs på och kläs av. Ett nytt klädlager kan mildra vädrets påverkan. Programmet får möjlighet att bo in sig och fasaden förändras med de aktiviteter som utspelar sig. Upphängda båtar. Ved på hög. Värmefångaren hakas på plats och eldningen påbörjas. Den ritual som bastubadandet kan innebära synliggörs för oss.

begrepp: ceremoni Wabi-sabi är ett traditionellt, japanskt sätt att betrakta världen och estetik på. Wabi-sabi undviker all dekoration som inte är integrerad i strukturen. Den romantiserar naturen och tror på naturens okontrollerbarhet. Wabi-sabi rymmer degradering och förslitning. ”Var sak har sin tid” är dess ledord. Enligt arkitekten Leonard Koren är wabi-sabi det vi uppfattar som karakteristiskt och mest iögonfallande när vi ser på japansk estetik. Wabi-sabi föddes som ett uppbrott från 1500-talets Kina och dess jakt på perfektion och praktfullhet. Wabi-sabi kan sägas vara skönheten som ligger i det som är imperfekt, provisoriskt och ofullständigt. Det bygger på enkelhet och ändamålsenlighet. Essensen i wabi-sabi, som den ser ut i teceremonin, är enkelheten personifierad: ceremonin bygger på att hämta vatten, samla ved till elden, koka vattnet, förbereda teet och servera det till andra. Alla ytterligare detaljer är upp till var och ens eget påfund. Vi närmar oss bryggan på samma sätt som wabi-sabi närmar sig teceremonin; med försök att begränsa behoven till de allra nödvändigaste och låta varje sekvens ta sin plats på bryggan.

Japansk träskohantverkare. >>>

Vår bastu är mer än en bastu i sig; det handlar inte enbart om själva bastubadandet, men om hela proceduren dit. Vår bastu är också mindre än en bastu i sig; i och med situationen på den väderutsatta bryggan och med den specifika användargruppen har den traditionellt massiva bastubyggnaden fått lämna plats för den sociala dimensionen av bastandet; att vara tillsammans, att göra tillsammans. Bastubadandet som en subtil upplevelse om process och samtidighet. Tillfällighet.

Fotnot; Leonard Koren: Wabi-Sabi

Förutsättningar

konstruktion att vistas i även när det inte är dags för bastubad

den direkta kontakten med vattnet

öppenhet i byggnaden, badstege

torka segel

ramverk

förvaring av kläder och ved

tak / regnskydd

meta, rigga båtar

konstruktion som tillåter befintliga samt nya aktiviteter klimatskal / värmefångare, sittplats

basta

lägga till med båtar och kajaker

golv som sträcker ut över vattnet

plats att sitta, vila, betrakta utsikt

bänkar, sittplats

hetta upp stenar, värma sig vid elden, grilla korv

transportera varma bastustenar 26

öppenhet i gestaltning, ramverk för olika aktiviteter

eldstad

räls och korg för stenarna

aktiviteter på bryggan

Sjöscouternas vardagsliv på bryggan bygger på att rigga båtar, förbereda rep och torka segel. Bryggan är den sista kopplingen mellan land och hav: båtarna lämnar kusten för att vända mot vinden och det är här scouterna övar på tilläggning vid bryggan. Behöver man bänkar i en bastu? Hur förhåller sig byggnaden till vattnet? Vad händer på bryggan när det inte bastas? Genom skissandet undersöker vi vardagslivet på bryggan och definerar förutsättningar för fortsatt arbete.

från värmen till vattnet hetta upp stenar rälsa stenar

basta

sitta, värma sig på bänken

byta om svalka sig

ankomst till bryggan

bada

Sekvensdiagram över badceremonin på bryggan.

<<< Laboration ute i skärgården. I enkla form- och volymstudier med bambu känner vi av måtten på platsen. Det är en blåsig dag och det står klart för oss att här får konstruktioner ta mycket stryk.

<<< Modellstudier med byggsatser. Centrala frågor kring byggbarhet och möjligheten att koppla samman identiska delar till en större helhet.

att ge form Vi har tidigare berättat om hur scouterna och platsens förutsättningar har lett oss in på undersökningar av lätthet i projektet och i byggnaden. Lätthet kan kopplas till frågor om frakt av byggmaterial och montering på platsen men det handlar också om lätthet i förståelse. Att kunna se på konstruktionen och förstå hur den fungerar. Hierarkiska system där primära balkar bär de sekundära överröstas och ger rum för experiment med det vi kallar demokratiska eller symbiotiska konstruktioner. Varje del är här bärande och därmed beroende av de andra för att fungera. Vi föreställer oss en typ av träkonstruktion som är uppbyggd av mindre delar, där scouterna kan vara delaktiga i uppförandet. För möjligheten att montera på plats, för att underlätta underhåll och reparation men också för att skapa en mänsklig skala även för den minsta medlemmen i scoutkåren. Enkla kopplingar är viktiga i sammanhanget för underlättad uppbyggnad och demontering. För att öka materialets livslängd är tanken att trästrukturen skall kunna plockas ner för vintersäsongen. Efter ett besök på platsen en synnerligen blåsig dag, bestämmer vi oss för att skilja bastufunktionen från träkonstruktionen. Värmefångaren monteras på strukturen när det är tid för bastubad. Dagar då bastande inte är aktuellt agerar trästrukturen vindbrytare och bjuder till en badplats där man kan hänga kläder, sitta i skuggan och lätt ta sig upp och ner ur vattnet. Konceptet med en fast konstruktion och den upphängbara värmefångaren ger paralleller till segelbåtar – även när seglen är nere finns masten kvar och därmed möjligheten att segla.

<<< Ett av våra tidiga modellexperiment som så småningom kom att leda oss in på symbiotiska konstruktionsprinciper, började med en undersökning av en konstruktionsmetod som utvecklades och patenterades på 20-talet i Leipzig. Metoden bygger på en diamantform där varje enskild balk är kopplad till två “diamanter” och på detta sätt byggs ett styvt och stabilt konstruktionsnät upp. Efter flera modellexperiment kan vi konstatera att metoden fungerar upp till en viss krökning, och enbart med enkel krökning. Resultatet blir alltså en tunnelform, inte en dubbelkrökt struktur.

<<< Vidare undersökningar med nätstrukturer som med mer flexibla kopplingar och en begränsad krökning kan utvecklas till kupoler. Krökningen på dessa nät skapas av relationen mellan den punkt där ände möter balkens nock och höjden på balken i kopplingspunkten. Bästa resultatet får vi när vi använder oss av identiska konstruktionsdelar. Att kombinera olika längder på balkarna leder till, för oss, okontrollerbara multikrökningar. Fördelen med de flexibla kopplingarna är att strukturernas form blir möjlig att påverka. Bara omkretsen behöver ankras statiskt. Vi inser dock att det kommer att krävas mycket från kopplingarna som ska ta hand om både tryck och drag.

<<< För att tämja ”odjuren” försöker vi rationalisera kopplingspunkterna och arbeta utifrån en pusselteori där varje balk har ett optimalt läge som den ska sammanfogas med övriga balkar i. Konstruktionerna blir nu mer kontrollerbara och kraftöverföringarna mer ingenjörsmässiga med raka trycklinjer (till skillnad från tidigare nätexperiment). Dock resulterar det i statiska kupoler med kopplingspunkter som inte kan rubbas utan att hela konstruktionen rasar vilket ger oss stora problem, inte minst i monteringsstadiet. Sökandet efter en mer dynamisk konstruktion med tankar om elasticitet och flexibilitet i kopplingarna går vidare till ett nytt stadium.

symbiotiska strukturer

Arbetet med symbiotiska träkonstruktioner har till stor del skett efter principen “learning by doing.” Ett bitvis tidskrävande arbetssätt men som också resulterat i en förståelse för vilka faktorer som spelar roll för strukturernas beteende. Är det den enskilda balkens längd eller höjd, infästningens utseende, eller kanske en samverkan av samtliga faktorer som orsakar en viss krökning? Formstudier i modell ger oss svaren på många frågor och i litteraturen finner vi exempel som styrker våra empiriska experiment. Vi leds ständigt in på nya spår och så småningom börjar en berättelse ta form som kommer att handla om symbiotiska konstruktioner i olika former.

<<<Konstruktionsprincip under utveckling.

<<< I experimenterandet med olika typer av kopplingar kom vi fram till att dessa måste ha en viss grad av flexibilitet och rörlighet. Vi såg att balkarna i de fall där spänningarna blev stora ville vrida sig och de förlorade då sin bärande och stabiliserande funktion i rutnätet.

Elasticitet i kopplingar: en rörlig kula

koppling med rep/band

surrning

överliggare med läderband

begrepp: elasticitet

Vi har varit trogna träbyggandets tradition i det avseende att vi använt oss av empiriska studier och ett experimenterande utifrån metoden om learning by doing. Traditionell byggnadsteknik anpassar sig till omgivande natur och klimat. Jurtas på Mongoliets stäpper låter vinden blåsa förbi utan att fånga den med några hörn. Byggnaden är inte helt tät, en vädringslucka i taket låter lufttrycket utjämnas och på detta sätt klarar sig jurtan även genom häftiga oväder. Principen för elastiska byggnader är densamma som på det blåsiga sädesfältet; grässtråna böjer sig av vinden bara för att lyfta sig igen när den gått förbi. Ibland är elasticiteten essentiell. Släden inuiterna använder skulle till exempel inte klara stötarna från det ojämna underlaget om inte fogarna som kopplar samman släden hade varit elastiska. Snörförbanden fungerar också som stötdämpare. <<< Elasticitet på två sätt. Inuiternas elastiska kopplingar i kajaker och slädar, samt Theo Jensens kinetiska skulpturer som rör sig med hjälp av vindkraft.

fรถrdjupning

det textila 1/3

Jakten på rätt material till vår värmefångare börjar med ett försök att formulera de kriterier vi vill att textilen ska uppfylla och även rangordna dessa i prioriteringsordning. En diskussion som rör både praktiska funktioner och uttryck. Vad är nu viktigast?

1. Lätthet För att underlätta montering samt ge ett lätt uttryck. Det ultimata vore om textilen skulle kunna höjas/sänkas i takt med den stigande värmen från stenarna. Vi skulle då få en byggnad som är lätt att läsa: när duken är uppblåst visar den att det är dags att basta. 2. Värme- och fukttålighet Textilen måste kunna tåla vattenånga och temperaturer upp emot 100 grader.

En önskan om en textil så lätt att den lyfts av värmen. <<< Laboration med en rislykta som börjar sväva när den fylls av varm luft.

3. Värmetäthet Trots att textilen andas bör den ändå vara relativt tät och behålla mycket av den varma luften på insidan. Vi vill först fånga värmen för att sedan långsamt låta den sippra igenom. 4. Hållbarhet Vårt mål är att hitta ett material som inte är för skört, dvs det ska tåla en del påfrestningar i monteringsstadiet samt vindpåverkan under bastubadandet.

<<< Textila skisser, noder och luftfickor.

det textila 2/3

Många av de textila membraner som används inom arkitekturen baseras antingen på glasfiber eller polyester och har någon typ av ytbehandling som förbättrar deras förmåga att stå emot luftföroreningar och smuts. När det handlar om textiler till bastubyggnader är en möjlig lösning användandet av bomullspolyester som impregneras för att stå emot brand och väta. Bomullstextilernas fördelar är att de är lättillgängliga och relativt billiga. Att använda PVC-duk är en annan lösning. PVC-behandlad polyester kan ses som ett billigare alternativ till glasfibermembran. Den är även lättare att hantera och passar därför bra för monterbara strukturer. PVC har dock inte lika lång livstid som glasfiber då vissa ämnen i vinylbehandlingen så småningom stiger upp till ytan och skapar en klibbig beläggning som drar till sig smuts. PVC dras också med problem som rör miljön. Den är inte biologiskt nedbrytbar, giftig att tillverka och vid händelse av brand produceras skadliga ångor. Uttrycksmässigt söker vi också något annat än det som både den tjockare bomullstextilen och den presenningsliknande PVC-duken förmedlar. Vi letar vidare bland andra textila kandidater: Vävd polypropylene är ett annat, miljövänligare alternativ till PVC-membran som främst används i lantbrukssammanhang. Det släpper igenom lite ljus, kan återvinnas och framställas till en låg kostnad. HDPE eller high density polyethelene som det egentligen heter är en variant

av polypropylene med hög densitet. Textilen reflekterar starkt solljus samtidigt som den håller värmen kvar på insidan. dessa nätliknande tyger är vävda med ”lockstitch construction”, ett triangulärt mönster som skapar tusentals små lufthål, vilket ger minskad vindpåverkan på strukturen och samtidigt ventilation. Ju tätare väv desto bättre isolering. Textiler kan i allmänhet behandlas på olika sätt för att ge ytan det skydd den behöver, mot värme, kyla, fukt, etc. Silikonbehandlade textiler används bl a till fritidsutrustning och sportkläder. De kan göras strålnings- och värmetåliga, flamsäkra, hållbara och flexibla även under extrema förhållanden. Ett tunt lager av polyurethane tillsammans med polyester skapar polyurethane laminate (PUL) som även dessa används för sina vindtätande och vattenavvisande egenskaper i fritids- och utomhuskläder, men också i blöjor, duschdraperier och på andra glatta ytor. Textiler som behandlas med silk protein powder går bl a under varumärket Protein Tex Fabrics. Detta proteinbaserade pulver är vattentätt och förbättrar textilens förmåga att andas. Den är lätthanterbar och kan appliceras både på nylon och polyester. Kriteriet lätthet leder oss vidare in på undersökningar av ripstopnylon, ett tunt och slitstarkt tyg som bl a används i spinnaker, varmluftsluftballonger och fallskärmar.

<<< Ripstopnylon finns i många färger och till olika ändamål.

<<< Lampan Glowblow är gjord av ripstopnylon, som med hjälp av en 12 watts fläkt fylls med luft när lampan tänds. (design: Vesa Hinkola, Marcus Nevalainen, Rane Vaskivuori.)

det textila 3/3

Ripstoptextiler är som tidigare nämnts vävda tyger som bl a används till segel och spinnakers, varmluftsluftballonger och fallskärmar samt campingutrustning i form av tält och sovsäckar. Under tillverkningen vävs grov och stark nylonvarp in i ett rutnätsmönster med några millimeters mellanrum. Dessa förstärkande trådar har, som namnet antyder, funktionen att stoppa eventuella revor och maskor från att sprida sig. Resultatet är ett mycket slitstarkt tyg, inte minst i förhållande till sin låga vikt. Den vanligaste varianten av ripstoptextil tillverkas i nylon, men själva tekniken att väva in nylonvarp i ett självlåsande mönster kan också appliceras på andra typer av textiler som bomull, silke, polyester och polpropylen. Resultatet kan därför variera från mjuka silkesliknande tyger till prassliga varianter som låter som papperspåsar när de rör sig. Beroende på användningsområde kan de också ges varierande egenskaper som flamsäkerhet, vatten- och syretäthet.

Polytetrafluoreten (PTFE) är en plast med fysiska egenskaper som gör den mycket hal. Den används inom olika områden, kanske mest känd som ytbeläggning i stekpannor under namnet teflon. PTFE är också huvudingrediens i Gore-Tex, ett konstfiber som används i skor och kläder med egenskapen att det släpper igenom vattenånga men inte vatten. Ett Gore-Texmaterial har också stor vindtäthet jämfört med traditionella bomullsplagg. PTFE i form av Teflon innehåller mikroskopiska korn av glas och kan bestrykas på t e x vävd glasfibertextil. Tyget bidrar då med styrka och PTFE med hållbarhet, teflon åldras nämligen inte. Ytan blir vattenavstötande och skapar en osynlig stark barriär mot vind, regn och snö. Behandlingen är också smutsavvisande vilket gör den färdiga produkten lätt att hantera. Teflon har hög flampunkt men vid händelse av brand kan farliga cyanidgaser bildas. För ett ännu effektivare skydd mot extrema förhållanden kan ytterligare ett lager, av polyrethane, adderas på textilens insida.

med gemensamma krafter

I följande texter kommer vi att berätta om några av de steg vi tagit på vägen i utformandet av vår struktur. Texterna kan läsas som en introduktion till begrepp vi stött på och arbetat med, men framför allt vill vi visa vad som inspirerat oss i arbetet med våra konstruktionsmodeller. I jakt på lätta träkonstruktioner med stora spännvidder tittar vi både på strukturer som byggs upp av många små delar, som byggsatser, såväl som på strukturer i form av flexibla rutnät. Vi börjar med gridshells i Mannheim, fortsätter in i en värld av tensegrity, innan vi landar i konstruktioner som går under namnet reciprocal frames.

<<< Här bygger vi en modell enligt principen om tensegrity. Läs mer om tensegrity och andra symbiotiska konstruktioner på kommande sidor.

<<< Modell över takkonstruktionen i Multihalle. Modellen som byggts med kedjeprincip är en identisk representation av takkonstruktionen vänd upp och ner. All information som behövs för att konstruera “skalet” finns att hitta i modellen. En viktig del av modellarbetet var utformningen av takets krökning. För liten radie på kurvan, dvs för stor krökning, innebar risk för att ribborna skulle brytas. Samtidigt var en viss kurvning nödvändig för att skalet skulle fungera under belastning. Genom att justera krökningen och ändra infästningarna kunde man steg för steg förbättra formen på taket. Med hjälp av fotografisk mätning av modellen skapades en precis plan över rutnätet, med exakt höjd för varje nod och dimensionering av varje element. Information man fick av modellen kunde sedan användas till allt från tillverkning av ribborna, design av kopplingarna och inte minst till beräkning och kontroll av skalets strukturella beteende. <<< 7400 kvm tak under uppbyggnad.

skal, membran och rutnät

Vävda textilers styrka ligger i det dubbla lager som trådarna i den ena riktningen samt i den andra tillsammans utgör. Gridshells är ett samlingsord för konstruktioner som fungerar på liknande sätt, med rutnät i dubbla lager. Dessa strukturer kan med bara liten mängd material spänna över stora ytor. Multihalle ritades av Frei Otto inför The Federal Garden Exhibition i Mannheim, 1975. Taket består av ett gridshell av träribbor som spänner över den organiskt formade planen i spännvidder upp till 60 meter. Det täcks av ett polyestermembran som täcker 7400 kvm med en höjd på 20 meter, trots detta väger taket inte mer än 14 kg/kvm.

En nutida skalkonstruktion och koppling av träribbor i Multihalle.

Långa träribbor med snittytan 5 x 5 cm placerades ut plant på marken och sammanfogades med lösa kopplingar, utan att bultarna drogs åt, till ett stort rutnät. Nätet lyftes sedan upp med hjälp av byggnadsställningar och gaffeltruckar. Det till början helt platta nätet får sin dubbelkrökta form genom att ribborna böjs och man vrider deras positioner i kopplingspunkterna. Nätet av kvadrater förvandlas då till ett nät av romber i olika storlekar. Först när man nått den önskade formen spänns bultarna åt och kopplingarna fixeras. Ett diagonalt kabelnät adderas för att skydda strukturen mot deformationer i buckling och till sist täcks hela konstruktionen med ett membran av polyester.

<<< Buckminister Fuller och Cloud Nine Den amerikanske ingenjören och mångsysslaren Buckminister Fuller var under hela sitt liv upptagen med frågan om huruvida mänskligheten har en möjlighet att överleva i det långa loppet och i så fall, på vilket sätt? Kanske i ett försök att ge svar till den frågan utvecklade han den utopi som fick namnet Cloud Nine. Cloud Nine är ett luftburet mikrokosmos som i teorin skulle kunna fungera som en stad, befolkad av olika djurarter och flera tusen människor. I en framtid som vi inte vet något om skulle dessa sfärer ha funktionen av en Noaks ark; en egen oas som flyter mellan bergen och bevarar liv. Utopin bygger på modellen av en geodetisk sfär bestående av triangulära komponenter. Spänningarnas fördelning över ytan gör att dessa sfärer blir starkare och starkare ju större de blir, vilket skulle möjliggöra konstruktioner av kolossala mått. Och ju större sfären blir desto snabbare växer också volymen den rymmer. Volymen ökar alltså snabbare än massan av konstruktionen som omringar den. Enligt Fuller skulle materialet för att konstruera en mil bred sfär vara obetydlig i jämförelse med den mängd luft den skulle innehålla. Om temperaturen inuti en sådan sfär höjdes med så lite som en grad jämfört med den exteriöra temperaturen, skulle sfären kunna lyfta från jordens yta. <<< Till vänster; Fullers dom, den struktur som låg till grund för Geigers kabeldom i Seoul (till höger).

tensegrity ”Hela universum befinner sig spänning” -B.Fuller Termen tensegrity myntades av Buckminster Fuller, som en beskrivning av de konstruktionsprinciper han såg i konstnären Kenneth Snelsons skulptur, det 18 meter höga ”Needle Tower” från 1968. Fuller är annars mest känd för de geodetiska domer han utvecklade utifrån samma koncept som Snelson demonstrerade i sina skulpturer. Tensegrity kan beskrivas som en sammanslagning av ”tensional integrity”. Med detta refererar man till strukturer där tryck och drag befinner sig i balans. Det är tredimensionella, stabila system som består av tryckta stänger och dragna kablar. Tensegrity är det styrkeförhållande som skapas “när tryck och drag befinner sig i en win-win situation med varandra”. I strukturer byggda efter tensegrity-principer får materialen verka där de gör allra störst nytta vilket leder till effektiv materialanvändning. I princip kan dessa strukturer konstrueras till att innefatta obegränsade volymer medan materialåtgången fortfarande är låg.

Geigers kabeldom

Fullers tensegritetsdom

Tensegrity prövades för första gången i stor skala när David H. Geiger ritade en gymnastikhall för de Olympiska spelen i Seoul, 1988. I sektion ser man hur principen för takkonstruktionen följer den som Fuller utvecklade. Den färdiga byggnaden visar på ett exemplariskt sätt vad användandet av tensegrity kan göra i en byggnad.

<<< RF i takkonstruktion till auditorium, ritat av Kazuhiro Ishii.

reciprocal frames Den matematiska betydelsen av det engelska ordet reciprocal kan beskrivas: so related to another that their product is unity. Som adjektiv har det innebörden “gengäld” som i exemplet: han hjälpte mig och i gengäld hjälpte jag honom. I boken Reciprocal Frame Architecture skriver Olga Popovic Larsen om strukturer med gemensamma egenskaper och beteenden som beror på att var balks ände vilar på intilliggande balk. På så sätt bär varje enskild balk samtidigt som den i gengäld blir buren av var och en av de övriga. Balkarna utgår ifrån en central mittpunkt där de formar en mittpolygon. I strukturens yttersta ändar formas en yttre polygon eller en cirkel. Många byggnadstyper genom historien som lerhyddor, grottbostäder och olika typer av tältkonstruktioner har utgått från den cirkulär planformen. Även i fråga om reciprocal frames är cirkeln den äldsta och den mest använda form vi känner till. Så länge man håller sig till cirkeln eller andra regelbundna planfigurer, som ellipsen eller polygonen, är konstruktionens alla delar identiska, vilket ger stora möjligheter till modulbygge. Konstruktionsprincipen är dock inte begränsad till dessa former. Eftersom både mittpolygonen och den yttre polygonen definieras av balkarnas ändar, vilka kan vara av olika längd, kan reciprocal frames också användas att täcka många andra planformer. Genom att variera de geometriska parametrarna, t ex balkarnas längd och antal, den inre och den yttre polygonens radie samt balkarnas lutning ges oändliga variationer av samma konstruktionssystem.

Fotnot; Olga Popovic Larsen: Reciprocal Frame Architecture

230 56 70 250

90 1000

250

Ovan: den färdiga balkens mått Ovan till vänster: schematisk sektion Bygga upp tillsammans, addera membran efter behov.

<<< En balktyp med större möjlighet till rörelser i kopplingspunkterna tar nu form. Sättet som balkarna pusslas samman på ger inte bara en lösning på monteringsproblemet, de rörliga mötena mellan balkarna ger även en möjlighet till större påverkan av strukturens form.

utveckling av trästrukturen

Vi experimenterar med balkens dimensionering och strukturens krökning för att nå en konstruktion med tillräcklig inre takhöjd. Hur mycket krökning det går att få på strukturen har sin gräns. Vid alltför stor krökning blir strukturen lidande av stora spänningar vilket gör monteringen av de sista delarna omöjlig. Krökningen beror på förhållandet mellan de punkter där balkarna möter varandra, den interiöra triangel som skapas (se bilden till vänster). Vi inser efter många experiment att triangeln har relativt bestämda dimensioner, en tes som vi också får bekräftad av en tabell i boken Reciprocal frame architecture. Efter att ha hittat den triangel som ger oss förutsättningar att nå en god rumshöjd fortsätter vi att modifiera utseendet på balk och ram. Genom att laborera med antalet balkar kan, den från början helt symmetriska, strukturen förändras. En öppning i strukturen formas och vi får möjlighet att påverka plan och interiör. När alla delar väl är på plats och alla lösa ändar är fästa står strukturen stabilt, låst av sin egen vikt. Men att under monteringsstadiet få balkarna att stanna kvar i sina positioner är svårare. Så länge det fattas bitar är strukturen så påverkbar att faller en så faller alla. Balkarna måste därför kunna hakas fast i varandra under monteringsstadiet samtidigt som de ska tillåtas röra sig för att hitta en gemensam form. Först efter att alla delar är på plats kan de tillfälliga monteringsstöden tas bort varpå strukturen självlåses i sin slutliga form.

a b

1 52

10 m

förberedelser

Situationsplan, skala 1:2000

Några av scouterna har ansvaret för att elden som värmer upp stenarna inte ska slockna. Samtidigt kan man grilla korv och värma sig vid elden. Patrullen som varit på tur med den stora segelbåten väntas snart tillbaka. Scouterna på bryggan spanar otåligt efter att masten ska dyka upp bakom klipporna. När de sista bastubadarna har anlänt är det dags att montera värmefångaren, transportera de glödande stenarna längs rälsen och samlas inne i värmen. Promenaden till platsen avslutas med en snirklande vandring på träbryggor. Flytbryggan är sista utposten. Dess längd på 21 meter ger plats för flera samtida aktiviteter. Trästrukturens placering skapar nya rum men den lämnar också större delen av bryggan orörd och tillåter befintliga aktiviteter med båtarna.

<<< Takplan, skala 1:100

En infälld räls i betongen gör det möjligt att transportera tunga bastustenar från eldplatsen in under trästrukturen. Den huvudsakliga entrén sker genom en öppning i strukturen mot sydost, men för små scouter är varje 0,5 x 0,5 meters öppning mellan balkarna en möjlig passage.

Värmefångaren, skala 1:20 Montering av textilen som hängs upp på konstruktionen med hjälp av magneter.

Vindbrytare, skala 1:20 Vindbrytare kan se ut på många olika sätt men upphängningen sker med samma princip som vid värmefångaren.

membran monteras

Vid skymningen söker scouterna ett övernattningsställe vid stigen som har lett dem till en pilskog. De samlar flera högväxta pilskott, binder ihop dem i toppen och pilkojan är färdig! Nästa morgon innan dagens tur, lösgör de pilarna, packar upp sina sovsäckar och ger sig iväg.

Vindbrytare som inspirerar.

På sina turer använder scouterna sig av de möjligheter som finns att ta till vara på i skogen och på öarna. På bryggan kan träkonstruktionen med enkla medel förändras temporärt och efter behov. Konstruktionen tar inte upp kampen mot klimatet, men erbjuder en sittplats i skuggan under de varmaste av sommardagar. Under höstkvällar när man samlas runt elden kan vindbrytare hängas upp.

inne i värmen

Räls och golv på samma planyta.

<<< Sektion a-a, skala 1:50

När alla är samlade under värmefångaren slänger man vatten på de glödande stenarna och vattenångan stiger. Den silkespapperstunna ripstoptextilen lyfts upp av värmen. Det nyss upphängda membranet tycks ha fått liv och andas. Blir det för varmt går det bra att klättra ner på badstegen eller hoppa i vattnet och ta ett dopp. Trästrukturen skjuter ut en dryg meter över vattnet för att ta rummet närmare vattenytan. Lättheten att ta sig upp och ner ur vattnet är betydelsefull inte bara under heta sommardagar. Sittandes inunder värmefångaren är närheten från värmen till det kalla vattnet påtaglig.

b konstruktionens omkrets

på tankens yttersta udde

Vardagen på bryggan, under de dagar då bastubadandet inte är en del av aktiviteter, kan se väldigt olika ut. Konstruktionen är öppen för slumpmässiga besök, grannen som vill ta ett dopp, kanotresenärer som behöver en lunchrast eller scouten som kommer för att se till båtarna. Ett trädäck i två nivåer ger plats att sträcka ut sig på. Trädäcket har en stomme av fackverk och tillsammans med golvbalkarna som skjuter ut över vattnet skapas en stabil platta som håller trästrukturen på plats. Det lägre däcket vilar direkt på golvbalkarna. På den högre nivån sitter man en dryg halvmeter ovanför betongbryggan, med fötterna på samma höjd som de varma stenarna. En liten avsats i trästrukturens ytterkant skapar en extra sittplats som vänder sig ut mot horisonten.

<<< Plan, skala 1:50

3m 59

säsongen på bryggan

Monteringen av trästrukturen efter en lång vinter är ett säkert vårtecken. Alla scoutkårens medlemmar får gärna vara med och hjälpa till för det är en hel del att göra. Först byggs en stadig temporär hjälpkonstruktion upp och sedan bärs balkarna ut från båthuset. Strukturen byggs successivt upp från mitten mot utkanterna för att till sist kopplas ihop med fötterna och stålplattorna som bultas fast i bryggan. När den temporära konstruktionen tas ner låses strukturen av sin egen vikt och bastuförberedelserna kan börja.

Entréöppning <<< Elevation, skala 1:100

I experimenterandet med den här typen av träkonstruktioner märkte vi att strukturen har en ideal form som är helt symmetrisk. Genom att plocka bort balkar i en ände förändrar vi kraftfördelningen och formen blir möjlig att påverka. De rörliga mötena mellan balkarna håller delarna på plats även när formen deformeras och konstruktionen behåller sin stabilitet. Genom små förändringar får vi en form som är anpassad efter situationen på bryggan med tillräcklig höjd där bastustenarna rälsas in och en större entréöppning i riktning mot land.

a. I de flesta fall kopplas foten direkt till betongbryggan. skala 1:10.

Plan รถver fot, skala 1:10

Principsektion, skala 1:50

förankring

Träkonstruktionen monteras på bryggan med hjälp av fötter av stål. Var och en av fötterna anpassar sig efter den mötande balkens läge med hjälp av en ledkula. Strukturens balkar möter bryggan i olika nivåer och foten görs därför i olika utföranden med höjden 300 mm, 700 mm respektive 1100 mm.

b. Golvbalkarna fästs i betongbryggan med en stålprofil. Trästrukturens balkar låses i foten med två bultkopplingar som justeras efter konstruktionens position. skala 1:10

c. Ut över vattnet kopplas foten fast med hjälp av en stålprofil runt golvbalken. Ledkulan gör den övre delen av foten möjlig att vinkla så att den kan anpassa sig i mötet med träkonstruktionen. skala 1:10

I principsektionen och därtill kopplade detaljritningar syns de olika typer av möten som uppstår när foten ska fästas till underlaget: vid direkt koppling till betongbryggan, vid koppling med golvbalk på betongbrygga samt vid koppling till balk som skjuter ut över vattnet.

Sektion b-b, skala 1:50

att återkomma

Segelsäsongen håller i princip på halva året. Likaså bastubadandet på bryggan. Bara det inte stormar. Kläder och annan utrustning kan förvaras i ett vattentätt utrymme under bänkarna. De yngsta scouterna ska snart börja skolan igen så det är dags för sensommarens sista badkväll. Konstruktionen lyser på bryggan ikapp med marelden, det är inte långt till våren och då återkommer scouterna till bryggan.

epilog i 1:1

en famnfull reglar

<<< Tillverkningsprocessen har bl a inneburit att böja trä. Inledande försök misslyckade då kvaliteten på det trä vi valt till överliggaren inte var tillräckligt hög och balkens övre rundning var för stor.

Efter modellbyggande i mindre skalor sökte vi en möjlighet att bygga i 1:1. Sponsring från Skogsindustrierna och Moelven i form av limträ och regelvirke, gjorde det möjligt för oss att arbeta fram modellprototyper i full skala. Balkarnas utseende påverkades av arbetsmomentens ändamålsenlighet, materialets förutsättningar och rent estetiska frågor. För att vidare undersöka hållfastighet, testades fyra balkar med olika kopplingar i verkstäderna på Chalmers V-sektion.

träskruv 7 x 140

Infälld överliggare 25 x 30 mm, fäst med 6 st skruvar enligt principen långa skruvar ytterst. Överliggaren tillverkades av två 12,5 mm reglar, detta för att minska risken för sprickor redan i limningsstadiet.

bult M-8

balk 2 Infälld överliggare 25 x 30 mm, fäst med 4 st skruvar och 2 bultkopplingar enligt principen starkast koppling ytterst.

balk 3 träskruv 5 x 70

träskruv 7 x 140 träskruv 7 x 140 träskruv 7 x 140

träskruv 5 x 70 träskruv 7 x 140 bult M-8

balk 1

Infälld överliggare 25 x 30 mm, fäst med 4 st skruvar och 2 bultkopplingar men här placerades bulten innerst. Den yttersta skruven har en närmast estetisk roll att hålla överliggaren på plats.

träskruv 5 x 70

träskruv 7 x 140

balk 4 Överliggaren har samma höjd som de andra, 25 mm, men gavs samma bredd som balken, 54 mm och placerades ovanpå balken utan att fräsas in. Denna överliggare byggdes också upp av två ihoplimmade delar, liksom balk nr ett. Av estetiska såväl som praktiska skäl (problem vid böjning av träet) gjordes den fjärde balken med mindre krökning än de tre tidigare.

domkraft och mothåll

I och med att träkonstruktionen fungerar både i tryck, drag och böjning skulle ett flertal tester krävas för en heltäckande analys av kraftöverförningarna i strukturen. Vi beslöt att koncentrera oss på balkarnas kopplingspunkter där vi visste att böjmomentet skulle innebära en stor belastning.

Mothållet med domkraft monterad i mitten.

XY-skrivare med förstärkare.

För att bäst simulera den verkliga situationen vände vi balken upp och ner och kopplade ihop den med två reglar från varsin sida. Med en domkraft kunde vi sedan belasta de olika balkar som vi förberett. Mest verklighetstrogen hade en tvåpunktsbelastning varit, men då en ombyggnad av mothållet skulle ta oresonabelt mycket tid för V-verkstaden, nöjde vi oss med en tryckpunkt i mitten av den uppochnedvända balken. Ett av syftet med testerna var att pröva det antagande vi gjort om överliggaren. Om denna kunde kopplas effektivt med balken behövde den inte vara speciellt kraftig. Det diskuterades livligt om det var viktigast att koppla överliggaren till balken så nära de urfrästa hålen som möjligt för att minska hävarmen, eller om större styrka kunde uppnås genom bultning i balkens ändar. Skulle vi förresten ens komma att behöva bultar eller kunde vanlig träskruv fungera lika bra?

1. Domkraften och givaren. Givaren till höger följer med balken och rapporterar eventuella sprickbildningar som sker till xyskrivaren. Xy-skrivaren ger kontinuerlig signal; y- axeln visar lasten, x-axeln tiden. Tiden är mindre essentiell i det här fallet, då generatorn till domkraften sköts manuellt. 2. I samtliga balkar där överliggaren ligger infälld knäcks den sköra kanten (a) först. Överliggaren i balk 1 är limmad av två delar, vilket ger balken extra hållbarhet. Då den understa delen (b) ger vika, kanske på grund av lokal sprickbildning, kan den andra delen fortfarande bära. Limmad yta är också kraftigare än själva virket.

b a

3. I balk 1 och 2 sker slutliga knäckning av överliggaren vid skruven (c) närmast mitten. Balk 3 är bultad i denna punkt vilket ger en starkare koppling, istället spricker överliggaren då rakt över ett av de urfrästa hålen.

4. Den fjärde balken som har överlägsen hållbarhet i jämförelse mot de andra, har en statiskt växande kurva. Vid 1,5 kN (eller 150kg) belastning släpper överliggaren mellan de tryckande balkarna. Detta sker i limträet strax under limmytan. Först vid 2,3 kN knäcker understa delen av överliggaren (d). Den avgörande sprickningen sker i själva limträbalken strax efter att balken klarat 300 kg belastning (e). Sprickan i träet kan jämföras med längden på skruven som användes för att hålla överliggaren på plats.

vad h채nde sen?

300 kg 3 kN -300 kg

230 kg

2 kN -200 kg

190 kg

balk 1 balk 2 balk 3 balk 4

155 kg

150 kg

1 kN -100 kg

160 kg

80 kg 45 kg 40 kg

i snickeriet

Efter testerna med provbalkar kan vi börja tillverka balkar till konstruktionen. Skillnaden i hållbarhet mellan balkarna med infälld överliggare och den fjärde varianten med ovanpåliggande överliggare är betydande. Att det var limträet som tillslut gav vika är ett gott betyg för denna överliggare och balk 4 får därför fungera som mall.

<<< Tillverkning av testbalkar i snickeriet.

För att ytterliggare förbättra dess hållfasthet görs några förbättringar i tillverkningen. Breddade hål ger ännu större möjligheter för balkarna att röra sig i kopplingspunkterna. Sambandet mellan skruvens längd och sprickbildningen i limträet (se föregående uppslag) får oss att öka på skruvarnas längd så att dessa inte sammanfaller med de bottenytan på de urfrästa hålen och dämed skapar onödigt svaga punkter i träet. Varje balk förskruvas dessutom i mitten med en 140 mm lång skruv, gömd under överliggaren, som ökar hållbarheten i delen mellan de urfrästa hålen.

montering

källförteckning Baden-Powell, Robert Scouting for Boys, 1908

Koren, Leonard Undesigning the bath, 1996

Beukers, Adriaan, van Hinte, Ed Lightness: the inevitable renaissance of minimum energy structures, 2005

Koren, Leonard Wabi-Sabi, 2008 Nevado, Rodríguez (ed) Diseño estructural en madera, 1999

Clarke, Sarah E Braddock Techno textiles, 2006

Pallasmaa, Juhani The eyes of the skin: architecture and the senses, 1996

Finlands arkitekturmuseum Sagt i trä, 1987

Popovic Larsen, Olga Reciprocal frame architecture,

Heikkinen, Laiho, Tiainen (ed) Wood works, 2007 Herzog T, Natterer J, Schweitzer R Timber construction manual, 2004

Wendland, David Model-based formfinding processes: free forms in structural and architectural design, Universität Stuttgart, 2001

Holmebakk, Beate (ed) Treverk, 2000

Zumthor, Peter Thinking architecture, 2006

Konya A, Burger A Finnish sauna, 1973

tack!

Till alla som har gett oss av sin tid, bytt tankar och kommit med nya inspirerande invinklingar för fortsatt arbete. En extra djup bugning till Peter och Tabita i snickeriet, Ulla, Karl-Gunnar, Beate och Anders för handfast handledning och till “the Wire”, som hållit oss flytande genom de sista veckorna.

timeline

tack #2!

Ett stort tack till Skogsindustrierna och Moelven vars generรถsa virkesbidrag gjorde det mรถjligt fรถr oss att bygga och experimentera i skala 1:1!