Glaskuppel skabt ved geometrisk kunstgreb

Glaskupler er imponerende.

Verden over fascinerer glassfærerne med deres udformning og konstruktion, når de hæver sig over vore hoveder.

Bag den nytænkende arkitektur ligger banebrydende ny teknologisk formåen.

Og netop glasdomerne er et ypperligt udtryk for, hvad der kan lade sig gøre, og hvad der endnu er drømme.

Lige nu er det blandt andet British Museum i London og BZ Bank i Berlin, der er det ypperste med deres enorme glaskupler, der spænder højt over jorden og vidt mellem murerne.

Men postdoc Anne Bagger fra DTU Byg vil mere end det. Forskellen mellem hendes vision og de eksisterende bygninger ligger i geometrien.

Manual til utænkelige konstruktioner

Forestil dig at stå under en glaskuppel, der tilsyneladende svæver vægtløst over dit hoved. Forestil dig, at der intet skelet er, og at glasset selv bærer sin enorme vægt, så det kun er mønstret i glaspladerne, der ses.

Det er Anne Baggers vision – en vision, som også florerer hos arkitekter verden over.

Indtil nu har det været en umulig drøm, men gennem hendes arbejde kan glasdrømmene måske gå i opfyldelse.

Og hendes nyforsvarede ph.d. er tænkt som en manual, der samler den viden, som man skal bruge for at bygge hidtil utænkelige glas-konstruktioner.

Keine Hexerei

Ved at lave et geometrisk kunstgreb kan hun flytte den bærende del af konstruktionen fra der, hvor glaspladerne er afhængige af et stålskelet, til der, hvor glasset selv kan bære sin vægt. Denne type konstruktion kaldes planbaseret geometri.

Det er, fordi belastningen bevæger sig ind over glaspladerne og ikke som i de nævnte glaskonstruktioner i London og Berlin, hvor belastningerne løber langs kanten på de enkelte glasstykker og samler sig i hjørnerne, hvor stålskelettet så bærer byrden.

Når selve glaskonstruktionen er gjort bærende, kan man tage stålet ud. Og her er kunststykket i Anne Baggers nytænkning af materiale og konstruktion.

Overalt i naturen

Selve tanken er ikke ny. Vi kan allerede nu finde eksempler på geometrien rundt om os.

Det mest kendte eksempel er fodbolden, hvis sekskantede sort-hvide felter de fleste kan genkalde sig. Men faktisk ses den planbaserede geometri overalt i naturen.

Man finder den i skildpaddens skjold, i søpindsvinets skal, i kontinentalpladerne – ja, selv i dit eget hoved, forklarer Anne Bagger og finder et kranie frem på skærmen.

»Ham kender du godt,« siger hun og peger på kraniet med tre takkede revner, der mødes i et punkt i det, der engang har været nogens baghoved.

»Da han kom ud af sin mors mave, var de tre flader skubbet ind under hinanden, så kraniet var fleksibelt. Efter fødslen spredtes de, så deres kanter til sidst mødes. Når kanterne er samlet, er konstruktionen stabil,« forklarer Anne Bagger.

Hjælp til selvhjælp

Men den type konstruktioner, som Anne Bagger arbejder med, handler om mere end blot arkitektonisk æstetik og fritsvævende glasdomer. Skalkonstruktioner, som de kaldes, handler i lige så høj grad om besparelser og effektivitet.

Idéen med de krumme konstruktioner er grundlæggende at minimere de kræfter, som byggematerialet udsættes for. På den måde kan man nøjes med at bruge hen imod 20 gange mindre materiale end ved normale konstruktioner. Det kan man, fordi man tilpasser formen til materialets egenskaber, forklarer Anne og tager et stykke snor frem fra skrivebordet.

»Forestil dig, at du har et net spændt ud mellem hænderne,« siger hun.

Hun demonstrerer ved at holde snoren slapt mellem hænderne, hvorefter hun strammer den op som en buestreng og fortsætter:

»Den vil ikke yde nogen modstand. Men det gør den i det øjeblik, du trækker nettet fra hinanden.«

Kraften vendes på hovedet

Det, hun viser, er, at materialer har forskellig styrke, alt efter hvilken kraft de udsættes for. Men hun vil vise mere end blot det.

Faktisk er hun ved at demonstrere et af de bedste tricks i bygningskunsten; et kneb, som har stor betydning for netop skalkonstruktioner.

»Hvis du ydermere forestiller dig, at nettet forinden var blevet dyppet i flydende plastik, og at det hang slapt ned i en bue,« fortsætter Anne Bagger og tilføjer:

»I sådan en situation vil det kun være påvirket af trækkræfter. Hvis du, efter at plasten størknede, vendte det om, ville kræfterne pludselig være upside-down – de ville kun være tryk-kræfter.«

Den første af sin slags

Anne Bagger har under sin ph.d. studeret tre måneder ved Institut for Letvægtskonstruktioner i Stuttgart. Det blev grundlagt af skaberen af nogle af de mest berømte letvægtskonstruktioner, Otto Frei.

Instituttet regnes for et af de bedste, når det gælder letvægtskonstruktioner som dem, Anne Bagger arbejder med. Anne Bagger er nu ved at konstruere en prototype, hvor hun kan teste, hvordan konstruktionen opfører sig, når den udsættes for tiden, solen, vinden og vejret.

»Jeg vil enormt gerne bygge den første glasskal over noget andet end menneskers hoveder,« svarer hun, da hun bliver spurgt, hvornår man kan forvente at finde en glasskal som hendes over eksempelvis en banegård.

Arkitekter hopper af spænding

Senere tilføjer hun, at hun måske kunne nøjes med at udføre flere test på samlingerne, der holder glasfacetterne sammen:

»Udfordringen er samlingerne, fordi du skal forbinde de to stykker glas – et materiale, som både er skørt, og som vi helst ikke vil bore i, fordi det nedsætter dets styrke markant.«

»Dertil kommer, at det skal være tæt, holdbart, billigt og nemt at lave. Eksempelvis vil en limet samling være et helvede på en byggeplads, fordi overfladen skal være helt ren. Alt, hvad der er limet, vil vi helst lave på en fabrik og så tage ud og sætte det op,” forklarer Anne Bagger.

Hendes plan er at præfabrikere elementerne, så de kan samles på byggepladsen. Lykkes det, står arkitekterne i kø: »Arkitekterne, jeg har talt med, hopper af spænding og spørger: Er vi klar til at bygge den nu?«

Ingeniørkunst

Anne Bagger er nu tilbage på DTU.

Lader man øjnene vandre over fotografierne af fantastiske byggerier og modeller i både papir og træ på hendes kontor, er man ikke i tvivl om hvorfor:

Ingeniørkunst er det, der opstår, når ingeniøren erkender, forstår og har respekt for, at det, han eller hun kan, er en brik i en større sammenhæng.

Anne Bagger, post.doc, DTU BYG

»Jeg vil udforske mulighederne!« siger hun og lægger ikke skjul på, at hun er glad for det, hun laver.

Det viser sig da også, at en ingeniør i hendes øjne er mere end bare arkitektens anonyme skygge.

Hun mener, at ingeniørers arbejde bør betragtes som kunst på linje med arkitekternes.

»Ingeniørkunst er det, der opstår, når ingeniøren erkender, forstår og har respekt for, at det, han eller hun kan, er en brik i en større sammenhæng. Og netop når man taler om arkitektur og ingeniørkunst, så tror jeg på, at der findes et felt inde imellem, hvor vi faktisk er i stand til at skabe noget, som ingen af os er i stand til at skabe hver for sig,« siger Anne Bagger.

De to geometrier

Til venstre er den punkt-baserede, hvor de enkelte glasplader er holdt oppe af et stålskelet, som for eksempel glastaget på British Museum er det.

Belastningerne er samlet i hjørnerne, her illustreret af de hvide punkter. Hvis der ikke var et skelet til at imødekomme denne belastning, ville glastaget knuse sig selv på grund af vægten.

Til højre ses den plan-baserede geometri, som Anne Bagger er ved at udforske. Her er de enkelte glasplader udformet som sekskanter, og designet er inspireret fra for eksempel den måde et skildpaddeskjold er udformet.

Ved at udnytte naturens eget design kan man således konstruere en glassfære, der ikke har brug for et stålskelet for at holde sig oppe.

Glas uden hjælp

Lægger man de to geometri-modeller oven på hinanden, bliver det tydeligere at se, hvordan kræfterne i den punktbaserede geometri bevæger sig.

Kræfterne vil følge den blå figur, og altså løbe ind over de sekskantede glasplader i en plan-geometrisk flade.

Det vil sige, at glasset kan bære sig selv og ikke behøver hjælp fra eksempelvis et stålskelet.

Lavet i samarbejde med Danmarks Tekniske Universitet