スパン35メートルからのデザイン・ブログ

ラベル f_レクチャー_カーボンでつくる未来の建築 の投稿を表示しています。すべての投稿を表示

クニッパーズ（左）とシュライヒ（右）

前回からの続き．シュライヒ，クニッパーズ，ゾーベックの3名のプレゼン．

ベルリン工科大学のマイク・シュライヒ（Mike Schlaich）は，ビジョンの必要性について言及．前述のマイアー氏同様，今すでにある建設材料の代替品としてではなく，カーボンの特性に合致した構造システムの開発に取り組んでいて，そのうちの２つを紹介．氏は2006年に大学の実験ホール（ピーターベーレンス・ホール）にプロトタイプとなるカーボンリボンによる吊床版橋梁を製作しています．わずか数mmの厚さのカーボンで，スパン約15m飛ばしているもの．この薄さのために，サドル上でもリボンに曲げ応力がほとんど作用しないのがメリット．振動に対しては，機械工学で研究開発された人工筋肉をセミアクティブなダンパーとして適用しています．

カーボンファイバーによる吊床版橋モックアップ

プロトタイプという名に恥じず，2010年にスペインのCuencaに，世界最長（216m）となる，カーボンリボンによる吊床版橋梁が竣工されています．
＞ http://www.futurefibres.com/News-Downloads/News/2012/Innovations-in-fibre.html

また，このテンション材としてのカーボンファイバーの利用範囲を拡大し，スタジアムなどの大規模な屋根に適用するための研究を行っていて，特にアンカーのディテールの開発に力を入れています．昨年，制作されたスポークホイール構造のプロトタイプもお披露目．カーボンファイバーの特性にあった新しい形態の吊り屋根を模索しています．

カーボンファイバーによるスポークホイール構造

シュライヒの一連の研究を見た時に，単にスチールをカーボンに置き換えただけではないか，と考えるのと，カーボンの特性にあった効果的な利用方法を模索する中で，テンション材としての利用に可能性を見ている，と考えるのとでは大分違いますね．当然，シュライヒの考え方は後者です．

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シュトゥットガルト大学ITKEのヤン・クニッパーズ（Jan Knippers）は，スチールの代替品としてではなく，自然の流れに従った形で，カーボンに適した新しい構造システムを開発を目指していて，そのうちの２つを紹介．一つ目が，アーキテクトのアヒム・メンゲス（Achim Menges）らと協働で設計しているリサーチ・パビリオンの紹介．生体工学から着想を得た構造システムと，カーボンの成形手法に共鳴する施工システム．2012年のパビリオンは私も実際に見に行きました．上述のに加えて，ロボットに施工させるという新規性も加味すると，このパビリオンはある種のマイルストーンになるのではないかと個人的には思っています．

Research Pavilion by ICD and ITKE (Photo taken by author 2013-01)

2つ目が，アクティブ・ベンディング（Active Bending）の研究の紹介．カーボンを“柔らかく“成形すればメンブレンになるし，”硬く”成形すれば剛体となる．その中間としての，“しなる“構造物の研究開発．発想自体はプリミティブで，例えば竹をしならせて作ったドームなども，それに当たります．まだ知る人ぞ知る分野ですが，2012年のIASS国際学会では研究グループが発足したりと，ジワジワと注目を集めている分野です．下の動画は，クニッパーズの研究室で開発されたキネティック・ファザード．2012年のEXPOのパビリオンで実現しています．

soma Expo 2012 kinetic facade

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シュトゥットガルト大学ILEK のヴェルナー・ゾーベック（Werner Sobek）のプレゼンの題名は，„新素材－超軽量構造物への道（Neue Werkstoffe – Wege zum Ultraleichtbau）“．氏は，自身が設計したカーボンを使用した構造物の紹介（ミュンヘンに建設したMae Westなど）もそこそこに，もう少し大きな視点から，構造物の未来について語りました．

今後数年間で起こり得る世界の人口増加に対して，構造物はより経済的な設計を余儀なくされる．そして資源や消費エネルギーの点から見ると，軽量構造は適切な道であると言えます．カーボンはそれに対して大きな役割を果たすはずだ，というのが氏の見解．未来においては，軽量で，資源が節約でき，リサイクルが可能，それでいて美観的な要求を可能な限りあきらめない，質の高い構造物の設計が求められます．

その流れに沿って，さらに一歩推し進めたものとして，氏は“超”軽量構造物を提案しています．その一例として，負荷状況に応じて形状を変化させるスマート・シェルを開発し，プロトタイプモデルを大学構内に建設しました．4点の支持点のうち，3点が油圧ジャッキによって動き，センサーに従って最適な応力分布を探すという仕組み．このシェルは言ってみれば，エネルギーで構築された構造物です．ゾーベックはエネルギーという観点から構造物を見ていて，多くのエネルギーが費やされ，そこにストックされている構造物よりも，エネルギーで構築された構造物のほうが，はるかに経済的であると述べました．

Stuttgart Smart Shell - Adaptive Shell Structure (Photo taken by author 2012-05)

このあたりのゾーベックの考え方は非常に興味深いですね．レオンハルト，フライ・オットーらから脈々と受け継がれている軽量構造の思想を，着実に積み上げているだけでなく，エンジニア/アーキテクトが歩むべき方向性を示しています． 100年以上の射程距離で，未来を見据えている感じは，さすがに現役としては最年長のドイツ・エンジニア/アーキテクトのドンといった雰囲気でした．

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3氏共が，一見キャッチーなテーマの研究をやっているように見えますが，あくまで，ベースはエンジニアリングで，そこからはみ出てはいません．上述したように，ドイツで培われてきた歴史の上に積み上げているので，説得力があります．昨今，声高に叫ばれるエコロジカルやらサステナブルやらといったスタンスのデザインを，ドイツではすでに戦後から始めていたというのが，今になって大きなアドバンテージになっていると感じます．

今回のシンポジウムのテーマは，カーボンの可能性でしたが，もっと包括的な，建設者としての進むべき道といったようなものを示していたように思います．大変刺激的な時間でした．

参照

シンポジムのHP（サーバーがダウン中だそうで，そのうち復旧されるとのこと）
http://www.bauen-mit-carbon.net

シンポジムのパンフレット（PDF）

当日の模様をレポートした記事 momentum-magazin.de :„Carbon, übernehmen Sie!“ – Leichtbauforum an der TU Berlin
http://momentum-magazin.de/de/carbon-ubernehmen-sie-leichtbauforum-an-der-tu-berlin/

2014年2月26日，ベルリン工科大学で“カーボン構造－未来へのビジョン（Bauen mit Carbon- Visionen für die Zukunft）”と題された，非常に興味深いシンポジウムが行われました．なので，前々回から続くシンポジウムの話を一端はお休みして，ご報告．以下は，パンフレットからの適当な抄訳．

“カーボン繊維は，その軽さや，高い強度，耐食性から，今では，航空・宇宙工学分野では必須のハイテク素材になっています．最近では，自動車分野でモデルの量産が始められたり，高性能なスポーツ用品に使用されたりしています．これとは対照的に、建設業界ではカーボン繊維の使用はまだ始まったばかりです．とはいえ，ここ20年以上に渡る研究や，実践的な経験の積み重ねにより，コンクリート部材の補強や，膜やケーブルの高強度化への応用など，カーボン繊維の建築構造物への応用方法は広がりを見せています．このビジョンフォーラムの講演者は、皆，このような実践的な取り組みをずっと重ねてきた技術者で，今後数十年の技術革新で、カーボン繊維のポテンシャルを100％引き出した軽量構造物の実現が可能であると確信しています．彼らの持つ前向きなビジョンがそれを可能にすることでしょう．”

といった感じの趣旨のもと，ドイツ語圏から8人の講演者が招かれました．少々ミーハーな話になりますが，この8人の中に，現在のドイツのエンジニアリング・デザインを牽引しているマイク・シュライヒ，クニッパーズ，ゾーベックの3人がおりまして，私の知る限りでは，この3人が一堂に会するというのは，おそらく今回が初めてであったと思います．そんなことも話題で，当日はだいぶ盛況で，この日のためだけに，わざわざ南ドイツやスイス，果ては中国から駆け付けた方もいたようです．

未来へのビジョンと言っても講演者の誰一人として，単なる夢物語は語らない，地に足の着いた内容．であるにも関わらず，すごく夢のあるワクワクする話ばかりで，実務者でありながら大学で教鞭を取る，いわゆるプロフェッサー・エンジニアが許されているドイツ語圏のアドバンテージを実感しました．

非常に濃い内容のシンポジウムだったので2回に分けて書きます．今回は，上述の3名を除いた他の方のプレゼンの紹介．

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ウルス・マイアー（Urs Meier）氏のプレゼンは，スイス連邦材料試験研究所（EMPA）が長年取り組んできた炭素繊維強化プラスチック（CFRP）をテンション材として利用するため研究や実施例の紹介．

イントロダクションは，80年代から構想されていたジブラルタル海峡を跨ぐ，大スパン（最大スパン3000ｍ超）の橋梁計画の紹介．積載荷重に対する自重の割合で考えると，限界スパンはスチール吊材の7.7kmに対して，CFRPでは理論上37.5kmまで可能．ただし，CFRPでは，かの有名なタコマナローズ橋のような風に対する振動の問題が発生するので，アダプティブな制振制御装置が必要になるだろうというお話．

CFRPテンション材は，スチールの場合に比べて，耐食性が高く，疲労にも強い．しかし価格はまだ高い．一方，コンクリートの補強材として使われるCFRPシートの研究開発はすでにもう高い水準に達していると指摘．

カーボンがもたらす建設材料としての革命とは何か？マイアー氏は，カーボンは，特殊な用途に適しており、今まで使われている建設材料の代替品としての革新性はない．建築材料の範囲が拡大されることが革新的である，と強調していました．

EMPAは協働で，1996年にスイスのWinterthurに世界初のカーボンファイバー製のケーブルを使用した斜張橋を設計しています．

＞ストーク：ブリッジ（Storchenbrücke）
http://structurae.de/structures/data/index.cfm?id=s0006274

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SGLカーボンは、ドイツに本社を置く炭素製品の世界最大規模メーカーで，クラウス・ドレクスレル（Klaus Drechsler）氏は，ミュンヘン工科大にSGLの寄附講座を持ち，カーボン複合材料の研究をされています．まず初めに，カーボン材料のアプリケーションについて，各分野で要求項目の重要性のヒエラルキーが異なる，という話をされました．例えば，航空機においては，軽さ＞スケール＞耐久性＞認可となるのに対し，建築では，スケール＞耐久性＞認可＞意匠の順になるとのことです．

氏の主な研究テーマは，航空機の壁材となるサンドウィッチ構造の開発ですが，建設分野への応用にも取り組んでいて，現在はゾーベックとも協働しながら，マルチ機能を持ったシェルエレメントなどを開発中です．サンドウィッチ構造は，板材を二枚の平面板の間に鉛直に配置し，板の面に加わる曲げを板材の軸力に変えて変形を小さくする軽量構造です．もちろん，こういう構造自体は新しいものではないですが，3次元の成形が可能なカーボンの特性と組み合わせることで，また新しい未来が創られる予感がします．

＞マルチ機能を持ったサンドウィッチ構造
http://www.ifb.uni-stuttgart.de/fertigungstechnologie/sandwichstrukturen.html

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ドレスデン工科大学のマンフレッド・クルバッハ（Manfred Curbach）氏は，1990年代半ばより研究開発に取り組んでいる，鉄筋の代わりに膜材で補強するコンクリート（独：Textilbeton，英：Textile-reinforced concrete）の紹介．研究開発はかなりの成功を収めており，2006年にはこの材料を使った世界で最初の歩道橋が完成しています．

＞ Fußgängerbrücke in Oschatz