Gridshell Nodes. Exploring options for aluminium nodes in timber gridshells

Abstract

Norsk sammendrag Tre-gitterskal er konstruksjonar som kombinerer fordelar med trekonstruksjon som låg bunden energi med konstruksjonseffektiviteten til ein skalkonstruksjon. I tillegg har dei visuelle kvalitetar på grunn av den tydlege samanhengen mellom rom og struktur. Gridshell består av to hovudkomponentar, stavar og knutepunkt. Til tross for den store påverknaden på gitterskalets utrykk, konstruktiv verkemåte, produksjon og montering, er det lite nyare forskining på gitterskalknutepunkt.

Denne avhandlinga utforskar designmoglegheiter for tre-gitterskal med knutepunkt i aluminium ved hjelp av parametrisk modellering. Denne avhandliga presenterer ny kunnskap om gitterskal generelt og om moglegheiter for aluminiumsknutepunkt spesielt. Avhandlinga inneheld tre artiklar som har blitt inkludert som eigne kapittel. Den første artikkelen er eit litteratursøk som saman med bakgrunnkapittelet gir ei oversikt over gitterskal og gitterskalknutepunkt frå praksis, presenterer status på forsking på gitterskal og identifiserer valgmoglegheiter i design av gitterskalknutepunkt. Den andre artikkelen fokuserer på utfordringar relatert til å gjere knutepunkt til ein integrert del av gitterskaldesign og presenterer utviklinga av eit programtillegg til Grasshopper tenkt for tidlegfase konstruksjonsanalyser. Den tredje artikkelen kombinerer kunnskapen som er samla, føreslår ein prosedyre for å utvikle gitterskalknutepunkt og presenterer og evaluerer totalt 25 prinsipp for gitterskalknutepunkt i aluminium.

English summary Timber gridshells are structures that combine the low embodied energy of timber with the structural efficiency of a shell. In addition, they have inherent visual qualities because of their strong link between space and structure. Gridshells consist of two primary components members and nodes.Despite their huge influence on the gridshells visual appearance, structural behaviour, manufacturing and assembly, there is little recent research on gridshell nodes.

This thesis explores design options for timber gridshell nodes in aluminium using parametric modelling, and provides knowledge on timber gridshells in general and on options for aluminium nodes in particular. The thesis includes three publications that have been formatted into separate chapters. The first publication is a literature search that, together with the background chapter, provides an overview of gridshells and gridshell nodes from practice, presents the current state of research on gridshells, and the identification of design options for gridshell nodes in particular. The second publication focuses on challenges related to making the design of nodes an integrated part of gridshell design and presents the development of a Grasshopper plugin intended for early-phase structural analysis. The third publication synthesises the knowledge gathered, proposes a procedure for developing novel gridshell nodes and presents and evaluates a total of 25 principles for gridshell nodes in aluminium.