Voor het prestigieuze MAXXI Museum in Rome staat een kunstzinnig bouwwerk dat de aandacht trekt door de bijzondere vorm en felblauwe kleur. Het is een samenwerking van de Block Research Group van ETH Zürich en de TU Delft. Het paviljoen krijgt zijn vorm door een uniek breiwerk dat Mariana Popescu maakte met behulp van een algoritme en een breimachine. Hiermee laat zij zien dat het mogelijk is om efficiënte structuren te maken met maar weinig bouwmateriaal, waardoor ook de uitstoot van CO2 beperkt wordt. Er is nauwelijks bekisting nodig waardoor er vrijwel geen bouwafval is.
Bij de productie van beton komt CO2 vrij. Als we de hoeveelheid beton en cement dat we gebruiken in de bouw weten te beperken, valt er een enorme winst te behalen op de hoeveelheid CO2-uitstoot. Het is echter een uitdaging om met minder materiaal toch een stevige constructie te maken. “We bouwen meestal niet op een materiaalzuinige manier. Een constructie met rechte balken en rechte hoeken heeft veel materiaal nodig om genoeg draagkracht te hebben”, vertelt Mariana Popescu, assistant professor bij de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen (CiTG). “Om slimmer met materiaal om te gaan moeten we met krommingen gaan werken, maar dan begint het lastig te worden. Je hebt mallen en bekisting nodig om het beton in de juiste vorm te krijgen. Gebogen vormen leveren daarom veel constructie-afval op.”
M.A. (Mariana) Popescu
Bij veelgebruikte methodes om een ronde constructie te vormen is er veel bekisting nodig (links). Het breiwerk van Popescu is zo gebreid dat het, als het op spanning staat, de juiste vorm aanneemt. Zo is het niet nodig om enorme stellages te bouwen die bouwwerk stutten.
Algoritme maakt complexe breipatronen
De basis voor de duurzame manier van bouwen is een algoritme dat Popescu ontwikkelde voor het maken van complexe breipatronen. Het breiwerk zit zodanig in elkaar dat het de juiste gebogen vormen aanneemt als het op spanning staat. Met de hand is het nauwelijks te doen om dit in elkaar te zetten. Nu leest een gangbare industriële breimachine in de kelder van CiTG de patronen uit die het algoritme heeft gemaakt. Dankzij deze oplossing is geen of nauwelijks bekisting nodig. Het gevormde breiwerk is de basis voor het aanbrengen van een laag beton. Een dúnne laag beton, want de ronde vormen creëren de draagkracht.
Mal en bewapening in één
Het unieke aan haar nieuwste bouwwerk is dat de staaldraden een dubbele functie hebben. Ten eerste hebben ze de functie van een mal: ze brengen het breiwerk op spanning, waardoor het de juiste vorm aanneemt. Ten tweede functioneert het als bewapening van het beton. “Dit is een hele grote winst, er gaat vrijwel niks de prullenbak in. En het is een structuur die dicht bij de praktijk komt. Het kan grote afstanden overbruggen en veel belasting hebben dankzij de efficiënte vorm en de bewapening”, vertelt Popescu.
Het paviljoen van 9 meter breed dat Popescu en haar collega’s maakten bij het MAXXI Museum in Rome. Het bestaat uit een stalen constructie die omgeven is door een polyester breiwerk. Vanwege de tijdelijke aard is het paviljoen nu niet bedekt met een laag beton.
Precisiewerk in enorm oppervlakte
Het paviljoen staat bij de entree van het MAXXI Museum in Rome en is onderdeel van de tentoonstelling Technoscape.The architecture of engineers. Het oppervlakte is, met 120 m2, veel groter dan eerdere structuren gebouwd met deze techniek. Om dat te kunnen bereiken heeft Popescu veel precisiewerk in het breiwerk moeten toepassen. “Als je goed kijkt, zijn sommige delen wat doorzichtiger. Het breipatroon is heel nauwkeurig ontworpen om een paviljoen als dit te kunnen vormen.”
Het ontwerp van het KnitNervi paviljoen
Het ontwerp is geïnspireerd op het Palazzetto dello Sport van Pier Luigi Nervi. Het is een dunne dak- of koepelconstructie met een skelet van staal. De staaldraden zijn ter plekke in elkaar gezet. Het breiwerk is in Delft gemaakt op basis van een algoritme. Dit breiwerk is heel compact op te vouwen en kan dus gemakkelijk vervoerd worden. Het breiwerk wordt over de bewapening gespannen en strekt zicht tot sierlijke en sterke vormen. De constructie wordt slechts gestut met enkele gangbare, herbruikbare pilaren die overal in de bouw te vinden zijn. Wat rest is het aanbrengen van dunne laagjes beton.
Dit is een project van The Block Research Group van ETH Zürich en Mariana Popescu van de faculteit CiTG van de TU Delft.
Foto's van Serban Bodea, Achilleas Xydis and Mariana Popescu