nieuws

Sagrada Família op stoom na digitalisering Gaudí’s vormentaal

bouwbreed

– De Sagrada Família was bij de dood van haar bedenker, architect Antoni Gaudí, slechts voor een fractie af. Hoe voltooi je een bouwwerk dat spot met traditionele bouwregels en waarvan nauwelijks originele tekeningen bestaan? Architect Mark Burry slaagde erin de vormentaal van de Catalaanse bouwmeester te digitaliseren.

Sinds 1882 wordt in Barcelonagebouwd aan de kathedraal Sagrada Família. Architect Antoni Gaudí gebruikte een ondoorgrondelijk meetkundig systeem. De Nieuw-Zeelander Mark Burry probeerde wetmatigheden te vinden in de maquettes.

Toen Antoni Gaudí in 1926 vlakbij zijn extravagante kathedraal in aanbouw werd aangereden door een tram, liet hij niet meer dan een aantal grove schetsen en een serie maquettes achter. Een totaalbeeld ontbrak, slechts 5 procent van de kerk was gebouwd. Maar de gedetailleerde gipsmodellen – schaal 1:25 of zelfs 1:10 – gaven een redelijk idee van waarheen Gaudí wilde.

De maquettes werden in 1936 tijdens de Spaanse Burgeroorlog vernield, maar later grotendeels weer in elkaar gelijmd. In 1979 kwamen ze uit de kast toen de jonge Nieuw-Zeelander Mark Burry bij de toenmalige bouwdirectie aanklopte om een promotieonderzoek uit te voeren. “Ze vroegen mij of ik het ondoorgrondelijke meetkundige systeem van Gaudí wilde proberen te vertalen naar een praktisch hanteerbaar systeem. Ik was met mijn neus in de boter gevallen”, vertelt Burry. De researchleider Sagrada Família en directeur Spatial Information Architecture Laboratory in Melbourne was afgelopen week op de TU Delft, ter gelegenheid van de start van de internationale Concrete Design Competition. Burry: “Gaudí heeft aan het einde van zijn leven beton gebruikt in de kerktorens. Dus wij kunnen het gelukkig ook gebruiken.”

Hyperboloïde

De opdracht van de bouwdirectie betekende voor Burry het begin van een periode van “ontzettend veel meten en lijntjes trekken”, op zoek naar wetmatigheden in de maquettes. “Alles wat ik op de universiteit had geleerd kon ik overboord zetten.” Gaudí bleek geen decimaal stelsel te gebruiken voor het bepalen van de verhoudingen tussen gebouwdelen, maar een twaalftallig stelsel. Net als de middeleeuwse kathedralenbouwers. Basisvormen zijn de helicoïde (een wenteltrapvorm), de hyperboloïde (een om haar as geroteerde hyperbool) en de hyperbolische paraboloïde – een vorm die veel weg heeft van een zadel. “Bij een hyperbolische paraboloïde is het alsof je van een papier een hoek optilt. Een revolutie in een velletje”, zegt Burry. “Ik denk dat Gaudí bij het bouwen van maquettes een wereld van totaal nieuwe mogelijkheden zag opengaan toen hij twee van dergelijke ongelijke vlakken liet snijden. Dan krijg je een curve die door meetkundige principes wordt beheerst.” Met name de hyperbolische paraboloïden gebruikte Gaudí veel in gewelven. Het resulteert in vormen die in sterke mate overeenkomen met natuurlijk gegroeide organismen.

De conisch gevormde torens en de ranke, hoge zuilen die in het kerkschip van de Sagrada Família oprijzen en ineengrijpen als de boomkruinen in een bos, ontwikkelde hij deels op basis van ondersteboven hangende modellen van touwtjes en gewichten. Bouw van dergelijke modellen kostte jaren, maar hij kon er de sterkte van constructies nauwkeurig mee testen. Gaudí baseerde zich daarbij op de kettinglijntheorie. Die stelt dat een boog het sterkst is, wanneer hij wordt gebouwd als een omgekeerde hangende ketting. In plaats van de trekkrachten zorgen de drukkrachten voor de sterkte van de bogen in de constructie. Luchtbogen zoals in gotische kathedralen had Gaudí daardoor niet nodig. Burry: “Zo kon hij heel efficiënt ontwerpen, de lichte buiging in zijn kolommen komt er ook vandaan. Het gebeurde dat hij na plaatsing van een granieten kolom steenhouwers hele stukken ervan liet weghakken, als bewijs van de soliditeit van de constructie.”

Gewapend beton

Volgende uitdaging was de bevindingen te digitaliseren en te vertalen in werktekeningen, om het trage bouwtempo op te kunnen voeren. CAD-software bleek niet geschikt, software voor parametrisch ontwerpen, afkomstig uit de scheeps- en vliegtuigbouw, bood de oplossing. Burry: “Als je één parameter verandert, verandert de rest mee. Handig, Gaudí moest dat allemaal in zijn hoofd doen.” Het vereenvoudigde de praktische uitvoering van de Sagrada Família enorm. De complexe bekistingen van plaatstaal kunnen nu in de fabriek worden uitgesneden door een lasergestuurde snijmachine. Uitsnijdingen in de vorm van een snijdend vlak zijn daardoor nauwkeurig te maken. Nieuwe betonsoorten maken storten in grote hoeveelheden en met grote nauwkeurigheid mogelijk. Bij het in situ storten van hyperboloïden, die zelfdragende constructies vormen, worden wapeningsstaven eerst als mikadostokjes in een uitwaaierende cirkel geplaatst. Bouw van modellen die in Gaudí’s tijd maanden kostte, kan nu met een 3D-printer en polystyreen in een paar minuten tijd. Natuursteen uithakken gebeurt nog deels met de hand, maar op de bouwplaats staat ook een vijfassige robot, die de fijnste bewerkingen in natuursteen kan uitvoeren. Computertekeningen gaan nu linea recta naar de steengroeve om natuursteen met minimale verspilling van materiaal uit de zagen. De link met het thema van de Concrete Design Competition ligt volgens Burry voor de hand: “Je bespaart niet alleen energie, maar ook veel materiaal.”

Paus Benedictus XVI wijdde de Sagrada Família in november 2010 in als basiliek, maar het werk is nog lang niet af. Van de drie façades, die elk een fase verbeelden uit het leven van Christus – geboorte, lijden, herrijzenis – is de bouw van de laatste bijvoorbeeld nog niet begonnen. De twaalf hoge klokkentorens, die de apostelen symboliseren, krijgen nog gezelschap van een centrale toren van 170 meter. Of de kerk in 2026 af is, zoals de bouwers hebben beloofd, is onzeker. “God heeft geen haast”, zei Gaudí er zelf over. n

Concrete Design Competition

De internationale Concrete Design Competition die de leerstoel Materialisation of Buildings van de TU Delft iedere twee jaar organiseert draait dit keer om het thema energie. Een consortium van Europese cement- en betonverenigingen financiert de wedstrijd, die tot doel heeft innovatieve betontoepassingen in het zonnetje te zetten. De winnaar wordt in mei 2012 bekendgemaakt. De vorige editie leverde inzendingen van 65 Europese studententeams op.

Reageer op dit artikel

Gerelateerde tags

Lees voordat u gaat reageren de spelregels