역사가 풍부한 도시이자 태국 북부의 문화 유산 인 Chiang Mai의 중심부에서 2017 년에 완성 된 Panyaden Hall은 대나무를 통해 전통에 대한 기술 혁신과 경건에 관한 이야기를 전달합니다. 수세기 전의 태국 장인 정신과 현대 디자인 솔루션을 결합한이 프로젝트는 Chiangmai Life Architects자연 재료를 최고의 잠재력으로 높이는 데 헌신 한 회사. 이 기사에서는이 상징적 인 프로젝트에 적용되는 현대 구조 솔루션 중 일부를 탐색하여 대나무의 진정한 잠재력을 더 밝히고 지속 가능한 아키텍처 및 대나무 엔지니어링에 대한 새로운 관점을 초대합니다.
구조 시스템
Panyaden Hall의 구조 시스템은 아치형 구성을 기반으로합니다. 15 미터 넓은 아치형 트러스 3 미터 넓은 간격으로 분산 된 시스템의 주요 구성 요소를 형성합니다. 이 트러스는 또한 지붕을 지원합니다. 지붕 다이어프램시스템의 측면 강성에서 중요한 역할을합니다. 이 다이어프램을 구조 시스템에 통합하면 전체 구조에 상당한 안정성이 추가되어 바람과 지진 활동으로 인한 변위를 효율적으로 분배합니다.
지붕 : 디자인을 통한 안정성
보호 덮개로서의 기존의 역할 외에도 대나무 아키텍처의 지붕은 종종 중요한 구조적 기능을 제공합니다. Panyaden Hall의 경우 지붕의 디자인은 전 세계 대나무 건설에 널리 사용되는 전략 인 건물의 전반적인 안정성에 적극적으로 기여하도록합니다. 구조 공학에서 “지붕 다이어프램 효과”로 알려진이 접근법은 대나무 구조가 바람과 지진력에 저항하는 데 도움이되는 중요한 측면 안정화를 제공합니다.
이를 달성하기 위해 계층화 된 접근법이 사용됩니다. 먼저, 분할 대나무 그리드 쉘이 구조 프레임 워크 위에 놓여 있습니다. 이 초기 층은베이스 역할을하여 다이어프램의 안정화 특성의 기초를 제공합니다. 이 외에도 평평한 대나무 시트 -으로 알려져 있습니다 에스테 릴라 라틴 아메리카에서 튀어 나와 인도네시아에서는 응집력 있고 강력한 껍질을 만들기 위해 추가됩니다.
분할 대나무 그리드 쉘과 평평한 대나무의 추가 층은 구조 요구 사항에 따라 통합 될 수 있습니다. 경우에 따라, 이들 층은 강성을 더욱 향상시키기 위해 수직으로, 또는 각도로 대나무 섬유로 배열된다. 원소로부터 내구성과 보호를 보장하기 위해 방수 막 (특히 아스팔트 라이너 또는 유사한 재료)은 최종 지붕 층 아래에 통합됩니다.
트러스 아치, 멤버 및 어셈블리
예비 디자인 단계에서, 전차 아치는 트러스를 형성하는 것으로 간주되었습니다. 그러나 높이 제한으로 인해 반 순원 아치가 채택되어 대나무의 자연 압축 강도를 활용하면서 하중 분포를 최적화했습니다. 이 접근법은 설계 제약 조건 내에서도 사려 깊은 엔지니어링과 쌍을 이룰 때 대나무의 잠재력을 보여줍니다. 결과는 기능적이고 효율적이며 아름답고 천연 재료로 가능한 것을 보여줍니다.
대나무 번들과 더 큰 직경의 대나무 culms를 사용하여 제작 된 Panyaden Hall의 아치형 트러스는 프로젝트의 특정 요구에 맞춰 강도와 유연성을 모두 달성하기 위해 신중한 재료 배열을 사용하는 방법을 보여줍니다.
대나무 다발, 더 작은 직경 대나무 culms를 함께 묶음으로써 형성된 설계 하중을 견딜 수있는 강도와 강성을 갖는 곡선 요소를 생성하기위한 효율적인 솔루션을 제공했습니다. 이 지역에는 작은 대나무가 풍부하여 튼튼한 구조적 요소를 형성하기위한 효과적인 전략이되었습니다. 그러나 이러한 번들이 효과적으로 작동하기 위해서는 개별 대나무 조각이 단일 장치로 작용할 수 있도록 횡단 전단 커넥터로 단단히 묶고 횡단 전단 커넥터로 강화해야합니다.
이 접근법은 콜드 벤딩을 통해 상당한 곡선 반경을 허용하기 때문에 특히 유리합니다. 작은 대나무 조각은 더 크고 단단한 컬름보다 훨씬 쉽게 조작하기가 훨씬 쉽기 때문입니다. 선택 Thyrsostachys Oliveri 번들 요소를 구성하는 대나무도 핵심이었습니다. 높은 탄성 계수로 유명한이 종은 유연하고 기계적으로 강하기 때문에 아치형 트러스의 우아하지만 강한 곡선을 형성하는 데 이상적입니다.
사용시시기 및 장소를 선택하기 위해 기술 기반 기준을 사용하여 번들 대 단일 대나무 culms설계 팀은 로컬로 이용 가능한 재료의 사용을 우선 순위로 바꾸면서 구조 성능을 최적화했습니다. 이 선택은 지속 가능한 설계의 핵심 원칙을 반영합니다. 쉽게 이용 가능한 것을 활용하고 해당 지역에서 수입 또는 부족한 재료 또는 대나무 종에 의존하기보다는 그에 따라 설계 접근법을 적용합니다.
또한, 트러스 된 요소의 조립식은 또 다른 중요한 도전 인 호이 스팅을 나타냅니다. 대나무 트러스는 가볍지 만 최종 설계 하중 외에도 리프팅 및 배치의 응력을 견딜 수 있도록 설계되어야합니다. 설계 단계에서 포인트 하중 및 호이 스팅 력을 설명하는 것이 성공적인 조립에 필수적입니다.
연결 : 대나무 구조의 영혼
많은 대나무 건축업자가 말한 것처럼, 연결은 대나무 구조의 영혼입니다. 이러한 접합부는 응력이 집중되는 중요한 지점이며,주의해서 설계되지 않으면 실패 지점이 될 수 있습니다. 그러나 취약성처럼 보일 수있는 것은 혁신의 기회를 제시 할 수 있습니다. 대나무 연결을 설계하는 것은 전통적인 장인 정신을 현대 공학 원칙과 합병하는 진화하는 훈련입니다.
Panyaden Hall에서 성공적인 연결은 각 조인트의 하중 크기에 대한 깊은 이해에 의존했습니다. 이것은 구조 분석 소프트웨어가 중요한 역할을 수행하여 정확한 힘 모델링이 가장 효과적인 연결 전략을 결정할 수 있도록합니다.
주요 접근법에는 대나무와 강철의 조합이 포함되었으며, 두 재료의 최상의 특성을 활용하는 페어링이 포함되었습니다. 대나무는 압축이 뛰어나지 만, 연성으로 알려진 강철은 인장력을 처리하는 데 예외적으로 성능을 발휘합니다. 이러한 재료를 신중하게 통합함으로써 설계 팀은 구조의 전반적인 성능을 향상시키는 연성적이고 안정적인 연결을 달성했습니다.
구조 공학 : 정밀, 목적 및 더 깊은 이해
콜롬비아 산에있는 Vaishnava 수도원에서 실무자로 살면서 구조 엔지니어 에스테반 모랄레스 (대나무 엔지니어)는 오늘날 Panyaden Hall로 알려진 50 미터 길이의 연꽃 꽃잎 대나무 파빌리온의 구조 분석을 수행하도록 요청 받았다.
Morales의 경우 초청은 그의 기술 전문 지식을 적용 할 수있는 기회로 공감했습니다. 또한, 그것은 오스트리아의 닥터 아치 펙트에서 나왔습니다 Markus Roselieb (Chiangmai Life Architects), 인대와 관절에 의해 분명한 뼈와 유사하게 살아있는 몸의 일부와 같은 대나무 구조를 이해하는 사람. Roselieb은 구조적 논리에서 분리 된 이상적인 형태를 부과하는 많은 설계자와 달리 좋은 디자인이 재료 역학 및 시공 방법에 대한 친밀한 지식에서 나와야한다는 것을 이해했습니다.
구조적 최적화의 핵심
Panyaden Hall의 엔지니어링 프로세스에는 최종 구조가 서있을 수있는 것 이상이 포함되었습니다. 조립에서 장기 성능에 이르기까지 모든 단계를 신중하게 고려해야했습니다. 일반적으로,이 경우와 다른 경우에는 관련된 주요 단계 중 일부는 다음과 같습니다.
- 구조 시스템을 정의하고 디지털 모델을 개발합니다.
- 대나무의 기계적 거동을 기반으로 재료 특성을 할당합니다.
- 강도와 효율성을위한 단면 최적화.
- 실제 조건을 반영하기 위해 죽은, 살아있는, 바람 및 지진 부하를 시뮬레이션합니다.
- 모델을 개선하기 위해 반복 분석을 실행합니다.
- 안정성을 보장하기 위해 제어 지점에서 변위를 모니터링합니다.
- 최종 설계를위한 요소,베이스 및 연결에서 힘을 추출합니다.
대나무 구조로 종종 과소 평가 된 바람은 결정적인 힘으로 판명되었습니다. 지진이 발생하기 쉬운 지역에서는 지진 부하가 널리 인식되지만 가벼운 대나무 건물의 경우 바람이 종종 진정한 길항제입니다. 이를 설명하기 위해 두 가지 구조 모델이 개발되었습니다. 첫 번째로 구조적 최적화 전에 비 뇌성 구성을 보여주는 것은 측면 하중 하에서 상당한 변위를 나타냈다.
두 번째로, 전략적으로 배치 된 버팀대를 통합하고 상당히 작은 변위를 보여줌으로써 성능이 크게 향상되었습니다.
영감에서 유산에 이르기까지
Panyaden Hall의 교훈은이 단일 프로젝트 나이 기사에 설명 된 예를 넘어 확장됩니다. 그들은 우리가 대나무에 대해 생각하는 방식의 필수 변화를 강조합니다. 2 차 옵션이 아니라 동일한 수준의 엄격함으로 처리 할 때 기존 건축 시스템과 동일하거나 더 잘 수행 할 수있는 재료로서.
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출처 : www.archdaily.com