10 Green Structural Engineering Marvels

{h1}

Groene structurele techniek stelt nieuwe architecturale vragen. Bezoek deze 10 groene bouwkundige ingenieurswonderen bij WordsSideKick.com.

Architecten ontwerpen gebouwen.

Civiel-ingenieurs bouwen bruggen.

Constructeurs houden het allemaal uit draaien, verbrokkelen en uit elkaar schudden.

Het is een lastige zaak. Zoals een veelbesproken citaat het stelt: "Structurele engineering is de kunst van het vormen van materialen die we niet helemaal begrijpen in vormen die we niet precies kunnen analyseren, zodat we krachten kunnen weerstaan ​​die we niet echt kunnen beoordelen, op een manier dat het publiek niet vermoedt de omvang van onze onwetendheid "[bronnen: AGCAS; Merriam Webster; Schmidt].

Dergelijke kennis is van vitaal belang voor het beheersen van de nieuwe materialen van de nieuwe constructie en envelop-duwende praktijken, of deze nu worden gebruikt in een hoogbouw, een huis of een structuur die is gebouwd om de wind te wapenen, de golven op te schakelen of hoog boven het hoofd cirkelen en het klimaat te bewaken.

Of het nu traditioneel is of daarbuiten, groene structuren prikkelen ons door specifieke doelen te benadrukken - zoals nulemissies - en ze te bereiken via potentieel mooie, arresterende vormen. Zoals de selecties in deze lijst aantonen, stelt groene bouwtechniek nieuwe architecturale vragen en nieuwe criteria voor het evalueren van de antwoorden.

10. Eastgate Building (Harare, Zimbabwe)

10 Green Structural Engineering Marvels: structural

Het Eastgate-gebouw (links) kreeg zijn ontwerpelementen van termieten. Foto beleefdheid Damien Farrell gebruikt onder Creative Commons CC By 2.0 licentie.

Termieten hoeven niet tot de ergste vijanden van een gebouw te behoren - ze kunnen ook een opmerkelijke heroverweging van verwarming, koeling en airconditioning inspireren. Neem het Eastgate Building, dat traditionele AC verhandelt ten gunste van een buggierblazer: een ventilatiesysteem met de hitte-regulerende trucs die te vinden zijn in torenhoge termietenheuvels in zuidelijk Afrika. Deze conische heuvels, die tot enkele meters hoog kunnen groeien, handhaven een vrijwel constante interne temperatuur terwijl de uitwendige omstandigheden schommelen van 108 tot 37 F (42 tot 3 C) [bronnen: Biomimicry Institute; Griggs; Tuhus-Dubrow; Turner].

Architect Mick Pearce en ingenieurs bij Arup Associates hebben het ontwerp bedacht, dat het voortdurend veranderende arrangement van windvangende gaten in een termietenheuvel imiteert door een systeem van ventilatoren, ventilatieopeningen en trechters. Het kantorencomplex, dat 10 procent zoveel energie verbruikt als andere gebouwen met vergelijkbare afmetingen, vertegenwoordigt slechts een geesteskind van de kleine maar groeiende subindustrie bekend als biomimetische architectuur [bronnen: Biomimicry Institute; Tuhus-Dubrow].

9. Millennium Dome (Londen, Verenigd Koninkrijk)

10 Green Structural Engineering Marvels: engineering

The Millennium Dome snijdt een onmiskenbaar profiel in de skyline van Londen. iStock / Thinkstock

Ooit beschouwd als een politieke schaamte en economische ramp, is de Millennium Dome (die later de O2 herdacht) teruggekaatst als concert- en sportlocatie. Opzwepend uit het dodgy Docklands-gebied in Oost-Londen als een enorme, gloeiende zee-egel, omvat het een uitgestrekte en vrijwel ononderbroken interne ruimte met opmerkelijk weinig materiaal: ongeveer 1-2 pond per vierkante voet (4,9-9,8 kilogram per vierkante meter), in vergelijking met de 30-40 pond (146,5-195,3 kilogram), kenmerkend voor de meeste daken [bronnen: Gross; Lyall; RSH + P; Solomon].

De stekels van de mutante urchin zijn eigenlijk 12 stalen masten (één voor elke maand), elk torenhoge 328 voet (100 meter) en samen ondersteunend een met Teflon gecoat glasvezeldak boven meer dan 1.076.000 vierkante voet (100.000 vierkante meter) van de behuizing. Het gebouw meet ongeveer 1.200 voet (een symbolische 365 meter, een voor elke dag van het jaar) over en 0.62 mijl (een volledige kilometer) rond, en bereikt een maximale hoogte van 164 voet (50 meter) [bron: RSH + P].

Of de koepel een ecologische triomf of tragedie vertegenwoordigt, blijft controversieel. De constructie ervan zorgde voor een grootschalig project voor het opruimen van giftig afval en project voor gebiedsaanwinning en gebruikte opvallend weinig materialen. Helaas produceert het polytetrafluorethyleen dakbedekkingsmateriaal (PTFE, beter bekend als teflon) ozonbeschadigende chloorfluorkoolstoffen (CFK's) en gehydrogeneerde CFK's wanneer ze worden geproduceerd. Toch is het beter dan het oorspronkelijke plan om dioxine-gebonden PVC-gecoate polyester te gebruiken [bronnen: Higgs; Melchett; Williams].

8. Jarrold Bridge (Norwich, U.K.)

10 Green Structural Engineering Marvels: engineering

Shot van Jarrold Bridge op 19 december 2011, slechts drie dagen nadat de schijnbaar zwevende brug voor het publiek werd geopend Foto's met dank aan Thomas Barrett gebruikt onder Creative Commons CC By 2.0-licentie

Ontworpen om een ​​nieuw gebouwde ontwikkeling te verbinden met het historische centrum van Norwich, trotseert Jarrold Bridge de beperkingen van zowel oud als nieuw terwijl het de zwaartekracht lijkt te trotseren.

Als een kruising voor fietsers en voetgangers, verbetert de structuur het milieu op meer manieren dan één: ten eerste door gebruik te maken van een vrijdragende constructie die omgevingsinvloeden minimaliseert met gratie en flair, en ten tweede door de noodzaak voor voertuigbruggen te verminderen. Voertuigbruggen hebben de neiging om substantiële voetafdrukken te nemen, zowel figuurlijk als in termen van gebruikte bouwmaterialen en afvoervervuiling, en letterlijk, met betrekking tot de aanzienlijke ruimte ingenomen door hun ingangen en uitgangen op het land en hun in water verankerde ondersteuningen [bronnen: ISE; Ramboll].

Een cantilever is eenvoudigweg een balk die aan slechts één uiteinde is verankerd. Omdat er geen verdere ondersteuning nodig is, zweeft Jarrold Bridge praktisch boven het water eronder, waardoor het verkeer en de plaatselijke uitzichten van River Wensum ongehinderd blijven. Verweringstaal, duurzaam geproduceerd hardhout en roestvrij staal zonder aangebrachte afwerkingen creëren samen een duurzame brug die geen giftige afvoer afgeeft en weinig onderhoud vereist.Bruglichten verlichten zwak de loopbrug, niet het water, beschermen de lokale vissen en dieren in het wild tegen opdringerige schittering [bronnen: R G Carter; ISE; Ramboll].

7. Japan Pavilion for Expo 2000 (Hannover, Duitsland)

10 Green Structural Engineering Marvels: marvels

Een ander project van Shigeru Ban, Centre Pompidou-Metz in Frankrijk. Ban, samen met Jean de Gastines, ontwierp het museum voor moderne kunst, dat in 2010 door Nicolas Sarkozy werd geopend. De balken van het funky dak zijn gemaakt van gelamineerd hout. © Colin Matthieu / Hemis / Corbis

Een door karton ondersteunde structuur klinkt misschien als een echt slechte plek om een ​​huiskat te bezitten (doorbreek die extra krabpalen), maar architect Shigeru Ban vindt het materiaal goedkoop, gemakkelijk om mee te werken en direct beschikbaar - een bron van eindeloze nieuwe architecturale en structurele engineering kansen. Deze kwaliteiten passen goed bij de humanitaire inspanningen van Ban, waaronder de goedkope tijdelijke huisvesting die hij heeft ontworpen voor Rwandese vluchtelingenkampen [bronnen: Corkill; Etherington].

Om te verbannen, is elke groene eigenschap die zijn structuren bezitten per ongeluk; hij beschouwt de groene beweging als een andere voorbijgaande mode. Maar toen Hannover Expo 2000 (een wereldtentoonstelling) hem vroeg om zich te houden aan het milieuthema, kwam hij op voor de gelegenheid. Om industrieel afval te minimaliseren, ontwierp hij het Japanse paviljoen om zoveel mogelijk materiaal te hergebruiken of recyclen. De golvende tunnelboog - een raster van zacht vallende papieren buizen bedekt met een papieren membraan en ondersteund door kabels te trekken - meet 242 voet lang, 82 voet breed en 52 voet hoog (73,8 x 25 x 15,9 meter) en heeft een houten boog voor kracht aan elk uiteinde [bron: Shigeru Ban].

6. Windturbines

10 Green Structural Engineering Marvels: engineering

Een windturbineschoep van 164 voet (50 meter) komt tot leven in een fabriek in Kaapstad, Zuid-Afrika. Foto24 / Gallo-afbeeldingen / Getty-afbeeldingen

De afgelopen decennia heeft de wind behoorlijk wat opgepikt. Vanaf 2013 is windenergie voorbij de concurrentie om 's werelds snelstgroeiende bron van hernieuwbare energie te worden [bron: LaGesse]. Maar laten we niet dingen buiten proportie blazen: om wind echt zijn energiepotentieel te laten bereiken, moeten turbines beter worden in het vangen van de wind vanuit elke richting en het omzetten in kracht. Meer dan dat, apparaten moeten worden ontwikkeld om die energie efficiënt op te slaan en gelijkmatig te leveren, zodat elektriciteit beschikbaar is onder alle windomstandigheden.

Een paar voorbeelden van vooruitgang laten zien dat deze ontluikende industrie zijn tweede adem heeft opgelopen. Geïnspireerd door bultrugwalvisvinnen, heeft het bedrijf WalvisPower lucht-vangst geschulpte randen aan zijn turbinebladen toegevoegd, en zowel Quiet Revolution en Windspire Energy ontwikkelde turbines die winden uit elke richting kunnen vangen zonder te hoeven draaien. Honeywell en WePOWER gaan door met het aansluiten van steeds efficiëntere turbines, zelfs als milieubewuste bouwers ze beginnen te monteren op dakranden om opwaartse luchtstromen op te vangen [bron: Merolla].

Ondertussen heeft een groep van het Massachusetts Institute of Technology een nieuw turbine-energieopslagsysteem ontwikkeld met behulp van een holle, ondergedompelde betonnen kogel: terwijl de bladen draaien, wordt een deel van de opgewekte elektriciteit een pomp aangedreven die zeewater uit de container drijft; wanneer winden afsterven, stroomt er weer water naar binnen, draait een turbine rond en produceert elektriciteit [bron: Harbison].

5. Charles David Keeling Apartments (San Diego, Californië)

10 Green Structural Engineering Marvels: structural

De man voor wie de appartementen zijn vernoemd, de legendarische atmosferische wetenschapper Charles David Keeling, die van 1956 tot 2005 was verbonden aan de Scripps Institution of Oceanography in San Diego. © Jim Sugar / Corbis

De campus van de Universiteit van Californië in San Diego is geen onbekende in opvallende architectuur. Voorbij zijn beroemde, grillige Geisel-bibliotheek, gewiegd boven zijn betonnen boom, herbergt de 50 jaar oude campus een wat is wat van modernistische stijlen.

De Charles David Keeling-appartementen, met hun geschudde, rechtlijnige vormen, schaarse versieringen en beton-en-glasconstructies, passen zeker in hun moderne buren. Maar ze bouwen ook voort op de groenere aspecten van de moderne esthetiek - breed gebruik van glas om natuurlijk licht te maximaliseren, nadruk op zon en schaduw om het comfort te vergroten, gebruik van materialen in onopgesmukte staten - en ze meenemen naar hun logische, groene conclusies.

De vormen van het gebouw en de raamconstructies maximaliseren natuurlijke ventilatie, waardoor het energieverbruik met 38 procent wordt verlaagd, terwijl een systeem van panelen, loopbruggen en laag-E (laag thermisch emissievermogen) glas binnenkomende zonnestraling verminderen. De gebouwen omvatten ook zonnecellen en een instandhoudings- en hergebruikswatersysteem dat zich uitstrekt van landschapsarchitectuur tot slecht stromende toiletten en afvalwaterrecycling ter plaatse. Vegetatie op de daken koelt de appartementen, terwijl ze ook water naar retentiebassins leiden, waardoor het niveau van vervuilende stoffen in afvoer van hemelwater wordt verminderd [bron: Goodman].

Op passende wijze is het gebouw vernoemd naar een Amerikaanse wetenschapper die als een van de eersten de wereld van het broeikaseffect waarschuwde.

4. R128 House (Stuttgart, Duitsland)

10 Green Structural Engineering Marvels: structural

In deze afbeelding ziet u de bovenste twee verhalen van het vier verdiepingen tellende, volledig recyclebare R128-huis. Gelegen op de kliffen van Duitsland, biedt het ook fantastische uitzichten. Met dank aan Josef Schulz, Düsseldorf / Duitsland en Werner Sobek Group GmbH

Werner Sobek is een oude hand in het ontwerpen van de toekomst. Hij is ook een beetje een groen-gestichtenlichter. Laten we naar zijn R128-huis kijken als bewijs.

Het probleem van het bouwen van een huis dat geschikt is voor de steile dalmuren van Stuttgart zonder een cent op te offeren van het prachtige uitzicht, is voldoende om elke architect uit te dagen, maar Sobek koos er ook voor om zijn R128-huis een studie in duurzaamheid te laten maken [bronnen: blijvend; Werner Sobek].

Het 100 procent recycleerbare, pen-en-gat-huis is volledig modulair opgebouwd, en verzamelt en breekt gemakkelijker dan de meeste Ikea-meubels. R128 produceert geen uitstoot en biedt alle energie die het nodig heeft via zijn zonnecellen. Het heeft glazen wanden aan alle kanten, bestaande uit hoogwaardige, isolerende drievoudig beglaasde panelen [bronnen: blijvend; Hart; Werner Sobek].

Het is niet het huis voor de bescheiden ziel, maar, nogmaals, dat is een beetje het idee. Zorg er wel voor dat je veel Windex meeneemt.

3. Geostationaire operationele milieusatellieten

10 Green Structural Engineering Marvels: green

Een shot als deze (van de Typhoon Namtheun uit 2004) maakte allemaal deel uit van het werk van de dag voor GOES 9. Afbeelding met dank aan NASA en NOAA

De Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) -serie van het ruimtevaartuig heeft een vitale rol gespeeld bij het monitoren van het weer en klimaat van de aarde sinds NASA de eerste van de familie lanceerde op 16 oktober 1975 [bronnen: NOAA OSO].

Het systeem ging in een hogere versnelling met de lancering van de tweede generatie, de GOES I-M-serie, die observatietijden van de aarde van 10 tot 100 procent nam. Gelanceerd van 1994 tot 2001 en sinds de buitenbedrijfstelling ontrafelde GOES 9-12 de mysteries van wolken en mist, zeestromingen, stormen en winden, en zelfs sneeuw smelt. Dit gebeurde door sensorgegevens van de visuele en infrarode banden te fuseren met informatie uit een wereldwijde reeks gegevensverzamelstations, ballonnen en boeien. Het huidige systeem, GOES N-P, packs verbeterde versies van soortgelijke instrumenten en een aantal nieuwe ook [bronnen: NOAA OSD; NOAA OSO].

Traditioneel werken er ten minste twee GOES-satellieten tegelijk, één over elke kust van Noord-Amerika. Momenteel wordt GOES-13 GOES-East genoemd en GOES-15 als GOES-West. Bovendien monitort GOES 12 Zuid-Amerika. De volgende generatie vaartuigen, die naar verwachting in 2015 zal worden gelanceerd, zal nieuwe gadgets toevoegen, waaronder een bliksemafleider en twee zonne-instrumenten om de uitvoer van röntgenstralen en extreme ultraviolette straling beter te kunnen volgen [bronnen: GOES-R Program Office; NOAA OSO; NOAA OSO].

2. Autonome PowerBuoy

10 Green Structural Engineering Marvels: structural

Een PB150 PowerBuoy-apparaat met golfenergie wacht op de kade in Invergordon, Cromarty Firth Schotland. © Ashley Cooper / Corbis

Geschatte schattingen van herstelbare oceanische golfenergie kunnen in de tientallen tot honderden terawatts (triljoenen watt) per jaar reiken, maar het uitzoeken van een milieuvriendelijke manier om die smakelijke golven aan te boren, heeft historisch gezien het gevoel van verzonken ingenieurs achtergelaten. De laatste tijd heeft het veld echter een verandering ondergaan, dankzij mensen zoals Ocean Power Technologies.

De aantrekkingskracht van de Autonomous PowerBuoy vloeit voort uit zowel zijn kleine voetafdruk als zijn rechtlijnige principe: een 5 voet (1,50 meter) hoge boeidoppen op de golven, trekken aan een verankeringsbalk gekoppeld aan een rotatiemotor op de zeebodem. De op-en-neergaande golfbeweging zorgt voor een aaneenschakeling van de motor, die elektriciteit genereert. Als dat eenvoudig klinkt, is het niet: om variaties in trekkracht, veroorzaakt door golven van verschillende groottes, aan te kunnen, heeft de vlotter een boordcomputer nodig om de weerstand van de spar 10 keer per seconde aan te passen [bronnen: Fecht; OPT].

Een aantal PowerBuoys zijn momenteel actief in de wateren rond Hawaii, die elk 0,04 megawatt stroom opwekken, maar geplande boeien voor Schotse wateren zouden dat aantal kunnen oplopen tot wel 0,15 megawatt. Volgens fabrikant Ocean Power Technologies zouden de dobberende constructies, eenmaal opgezet in roosters, kunnen oplopen tot honderden megawatt [bronnen: Fecht; OPT].

1. Federal Center South (Seattle, Wash.)

10 Green Structural Engineering Marvels: voor

Met deze opname van de westgevel van het Federal Centre South-gebouw kunt u zien hoeveel deze voormalige Superfund-site is veranderd. GSA-foto, oorspronkelijk gepubliceerd door GSA.gov

Er is een oude grap die de oplossing van het leger Corps of Engineers voor elk probleem is gewoon om meer beton te gieten. Nou, je zou het niet weten om het hoofdkantoor van het Noordwestdistrict te bekijken, dat niet alleen in de top 1 procent van de energie-efficiënte kantoorgebouwen in het land staat, maar ook licht, luchtig en overvloedig is met hout, glas en vloeiende ruimtes - allemaal op een teruggewonnen en gesaneerde website van Superfund [bronnen: Gendall; Goede man].

Ontworpen door ZGF Architects en gebouwd door Sellen Construction, verlichten de bouwkanalen licht van een centraal atrium en buitenvensters in verschillende vergaderruimtes, terwijl laaghangende kubusvormige wanden ook licht door de cabine bullpen laten doordringen. Vensterschaduwing buiten en binnen regelt de warmtebelasting, evenals het gebruik van lichtbeukvensters. Houten secties werden gedeeltelijk gebouwd met behulp van materialen die zijn teruggewonnen uit een nabijgelegen buiten bedrijf gesteld magazijn. Om de binnenkant koel te houden, passeert de buitenlucht door MERV 15-niveausfiltratie om door de vloeren te stromen, gekoelde zeilen koelen de binnenruimte af via stralingskoelingprincipes en een thermische opslagtank gebruikt een faseveranderingsmateriaal (PCM) om de koelingsenergie weg te bergen tegen toekomstige behoefte [bronnen: Gendall; Goede man].

Trouwens, de rapportage-waarde voor minimumefficiëntie, of MERV, is een beoordeling van de luchtfiltereffectiviteit en is gebaseerd op de slechtste scenario-prestaties. Dus een MERV 15-filter zoals hier beschreven is 85-95 procent efficiënt in het verwijderen van deeltjes van 0,3-10 micron - de schaal van niesdeeltjes en individuele bacteriën [bronnen: EPA; Wilkinson].

Maak kennis met 's werelds langste brug over zeeovergang

Maak kennis met 's werelds langste brug over zeeovergang

De brug Hong Kong-Zhuhai-Macao is een technisch wonder. WordsSideKick.com kijkt naar deze verbazingwekkende structuur.


Notitie van de auteur: 10 Green Structural Engineering Marvels

We hebben een lange weg afgelegd van wat de modernistische architect Le Corbusier 'machines om in te leven' noemde. Of moet ik zeggen volledige cirkel? Menselijke woningen zoals iglo's, tipi's en bamboe hutten met rieten daken hebben lang gebruik gemaakt van lokale materialen en patronen die geschikt zijn voor lokale omgevingen - de essentie van duurzaamheid.

Natuurlijk is het mogelijk dat de slinger over een paar decennia terug zal slaan naar een meer aanpak van de koekjessnijder, op welk moment deze structuren onze kinderen misschien als belachelijk zouden treffen, maar ik betwijfel het. Tenslotte waarderen we de pogingen van de moderne midde- len om te zweven tijdens het honen van het squat-brutalisme dat volgde. Bovendien zijn we waarschijnlijk te druk met het bouwen van waterkeringen en zweten de elektriciteitsrekening op te merken.


Video Supplement: The World's Future MEGAPROJECTS: 2018-2040's.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com