Seismologiskt observatorium

Mårten Nettelbladt

Examensarbete vid KTH Arkitektur, Stockholm.
Handledare: Weronica Ronnefalk. Examinator: Staffan Henriksson
Presenterat i oktober 2001 för en examensjury bestående av:
Helle Juul, Christer Malmström, och Per Olaf Fjeld.
(This page is available in English)


Program

Program

Seismologi


Koordinatsystem


Enkelkrökta ytor

Cylindriska
modeller

Polykoniska
modeller

Ståltråd

Skissmetoder

Hagfors

Konceptmodell

Prototyper

Plastmodell

Montering

Volymstudier

Formstudier

Unroll

Typografi

Röntgen

Bakgrund

 

  PROGRAM
Förstora bilden EXAMENSARBETE. Detta arbete har jag sett som ett tillfälle att studera något som verkligen intresserar mig. Jag ville helhjärtat ge mig in i en undersökning som var spännande utan att nödvändigtvis veta vart det skulle leda. Det har också varit ett tillfälle att försöka knyta ihop det som jag lärt mig under utbildningen till en helhet.
Förstora bilden FORM. Jag är fascinerad av organiska former och jag har i mina undersökningar strävat efter att finna rumsliga former som ligger på gränsen mellan det fria och det geometriska. Jag har också försökt hitta en balans mellan komplexitet och enkelhet i formerna.
Förstora bilden KONSTRUKTION. Ofta kan en organisk form vara svår att framställa i större skala. Det som är lätt att forma i en lermodell eller ett datorprogram kan visa sig vara komplicerat att producera med traditionella produktionsmetoder. Därför har jag försökt hitta ett tekniskt system som skulle kunna underlätta konstruktion av friare former.
Förstora bilden VERKTYG. I skissarbetet har jag växlat mellan olika tekniker för modellering såsom papper, lera, ståltråd och datorprogram. Jag tycker det är viktigt att arbeta handgripligt med materialet i skissprocessen, så att känseln kompletterar synen i bedömningen av olika former.
 
Förstora bilden KONTRAST. Katastrofal och hämningslös naturkraft reduceras i seismologens instrument till regelbundna svängningar som registreras med stor precision. Det som är kaosartat, förödande och oförutsägbart möter det som är ordnat, kontrollerat och måttfullt. Hela jorden sätts i gungning men rörelsen som uppmäts är mikroskopiskt liten.
Förstora bilden KÄRNVAPEN. När en kärnvapenladdning exploderar i ett borrhål under mark frigörs stora mängder atomenergi. På bråkdelen av en sekund ökar trycket till tusentals gånger det normala och temperaturen stiger med flera miljoner grader. Det omgivande berget förångas och det bildas en klotformad hålighet som utvidgar sig. Runt omkring bryts berget i småbitar av tryckvågen.
Förstora bilden SEISMOMETER. Varje instrument som mäter jordens vibrationer bygger på principen om massans tröghet. En tyngd är upphängd på fjädrar på så vis att den släpar lite efter markens rörelse. Denna skillnad registreras och informationen kan lagras för senare analys.
Förstora bilden HAGFORS. Norra Värmland är en av de bästa platserna i landet för seismologiska observationer. Förutom att berggrunden är hård och sprickfri, ligger området relativt långt ifrån havet och större städer, vilket minskar brusnivån på mätningarna.
top
  SEISMOLOGI
Förstora bilden JORDSKALV. En kraftig jordbävning sätter inte bara marken i gungning där den inträffar. Tryckvågor sprids i jordskorpan och genom jordens inre ända till andra sidan jordklotet. Med känslig utrustning kan dessa svängningar registreras och användas för analys både av själva skalvet och av jordens inre uppbyggnad.
Förstora bilden NÄTVERK. Genom att jämföra mätningar från flera olika punkter på jorden kan skalvets läge och intensitet bestämmas. Seismologiska mätstationer finns över hela världen och de flesta ingår i någon form av nätverk.
Förstora bilden ARRAY. Man kan även placera ut flera seismometrar med mellanrum som kan variera mellan några hundra meter och flera kilometer. Dessa bildar då en så kallad array och ger tillsammans tydligare och mer detaljerad information än en enskild seismometer.
Förstora bilden AVTAL. En underjordisk kärnvapensprängning ger upphov till liknande svängningar som en jordbävning och kan därför registreras med seismologisk utrustning. Sedan 1995 finns ett internationellt avtal om stopp för provsprängningar med atomvapen som de flesta av världens stater har skrivit under. Ett kontrollsystem har också inrättats där seismologi är en av metoderna för att upptäcka nya sprängningar.
top
  KOORDINATSYSTEM
Förstora bilden INLEDNING. Positioner på jordens yta benämns traditionellt med hjälp av vinklar, där utgångspunkten är jordens mittpunkt och referenser är ekvatorn och nollmeridianen. I en stadsregion kan man lätt beskriva olika områdens placering genom att tala om avstånd och riktning från stadens kärna. När vi beskriver saker i vår direkta närhet talar vi gärna i relativa begrepp (över, under, framför, bakom) som utgår antingen från den egna kroppen, eller någon annan referenspunkt.
Förstora bilden OMKRETS. Att sätta sig i en skön fåtölj ger upplevelsen av en form som är skapad för att passa kroppen. Ännu tydligare är detta när man tar på sig ett klädesplagg av rätt storlek. Ibland kan man få en liknande känsla i en byggnad, när ett rum eller en detalj förefaller att passa väl kring besökaren och det behöver då inte handla om fysisk kontakt med byggnaden. Dessa upplevelser tycker jag är positiva eftersom de bidrar till att den egna kroppen känns lagom stor eller att en rörelse kan utföras bekvämt.
Förstora bilden ORTOGONALT. Det ortogonala, vinkelräta systemet delar in rummet i tre riktningar med varsin axel (x, y, z) där varje punkt benämns med hjälp av tre koordinater. Rummet styckas upp i en mängd kuber på ett effektivt sätt som gör att varje enskild del eller position är likvärdig varje annan. Det finns en teoretisk mittpunkt (origo) men dess läge saknar egentlig betydelse.
Förstora bilden POLÄRT. I ett polärt system, beskrivs punkter i rummet med hjälp av avstånd och vinklar till en given utgångspunkt, en pol. Punkter med samma avstånd till denna utgångspunkt kan förbindas av en sfär. I detta system blir rummet differentierat och ständigt satt i relation till polen.
top
  ENKELKRÖKTA YTOR
Förstora bilden DEFINITION. De former kallas enkelkrökta som kan åstadkommas genom vanlig böjning av en plan yta utan att man behöver tänja, skära eller skrynkla materialet. Dessa ytor karaktäriseras av att de bara böjs i en riktning i taget, som till exempel cylindern och konen. Enkelkrökta ytor är användbara eftersom de tillåter att rundade former tillverkas av plana material såsom plywood, plåt eller tyg och utnyttjas därför t ex för skeppsbyggnad, tältsömnad och tillverkning av ventilationskanaler.
Förstora bilden DUBBELKRÖKT. Ytor som böjer sig i två riktningar samtidigt och inte kan göras platta, eller tillverkas av plana material (utan töjning), kallas dubbelkrökta. Klotet och sadelformen är exempel på sådana ytor. Vissa ytor som är konstruerade av raka linjer kan förefalla enkelkrökta utan att vara det, en sorts "falsk" enkelkrökning.
Förstora bilden TYPER. Jag har funnit fyra typer av enkelkrökta ytor:

1. Cylindriskt enkelkrökt. En kurva extruderas rakt och skapar på så vis en yta med konstant tvärsnitt. Om kurvan är en cirkel blir ytan cylindrisk.

2. Koniskt enkelkrökt. Om en kurva extruderas mot en fokuspunkt får man en yta vars tvärsnitt varierar i skala. En cirkelformad kurva ger en konisk yta.
Förstora bilden 3. Polykoniskt enkelkrökt. Flera ytor av de första typerna kan övergå i varandra och skapar då en sammansatt yta, indelad i koniska sektioner.

4. Superpolykoniskt enkelkrökt. Om en polykonisk yta byter fokuspunkt momentant, erhålls en yta som kröker sig på ett friare sätt och inte längre kan indelas i sektioner.

top
  MODELLSTUDIER
Förstora bilden Förstora bilden Förstora bilden
Förstora bilden
Förstora bilden Förstora bilden Förstora bilden Förstora bilden Förstora bilden
  CYLINDRISKA MODELLER. Dessa modeller gjordes först i datorn och byggdes sedan i papper. Flera cylindriska solider grupperades så att de skar varandra på olika vis och därefter subtraherades de ifrån en större solid för att bilda rum. Arbetsmetoden är mycket snabb men resultatet ofta slumpartat och överraskande. Det bildas lätt spetsiga hörn och sammansättningarna blir snabbt intrikata. Det kan vara intressant att notera att i det datorprogram jag använder kan man bara flytta runt cylindrarna medan de är solider, så fort de görs om till hålrum blir deras lägen fixerade. Detta utgör en klar begränsning för den här metoden.
top
Förstora bilden Förstora bilden Förstora bilden
Förstora bilden
  POLYKONISKA VOLYMER . Dessa modeller kan sägas vara enkelkrökta approximeringar av sfären. Om en stående kvadrat roteras kring sin egen mittaxel bildas en cylinder (04-0) och om ena halvan av denna kropp roterats ett kvarts varv bildas volymen 04-1. På samma vis har 6-hörningen bildat 06-0, triangeln har skapat konen (03-0) osv. Genom att rotera ena halvan av volymen binds dess olika delar samman till polykoniska ytor som gör att antalet bitar minskas. 08-0 består av fem bitar och 08-1 av endast två. Dessa volymer är intressanta för att de visar möjligheter att sätta samman rumsliga volymer på ett sätt som begränsar antalet ingående delar. Man kan jämföra med en kub som består av 6 ytor.
top
Förstora bilden Förstora bilden Förstora bilden
Förstora bilden
  STÅLTRÅD. Dessa modeller var ovärderliga för att förstå hur enkelkrökta ytor verkligen fungerar. Jag böjde först till en figur av ståltråd och försökte sedan klä den i papper. Ytorna i dessa modeller böjer sig superpolykoniskt enkelkrökt.
top
  SKISSMETODER
Förstora bilden PAPPER. Det mest självklara sättet att undersöka enkelkrökta ytor är att böja ett skivmaterial och se vilka former som uppstår. Man kan klippa till en bit papper på måfå och pröva sig fram tills den passar med en annan bit. Trots att detta är tidskrävande lämpar det sig för improvisation och lockar fram kreativa lösningar.
Förstora bilden STÅLTRÅD. En annan variant är att först böja till en figur i ståltråd och sedan försöka klä den med papper. Då märker man att det inte går att förbinda vilka två kurvor som helst med en enkelkrökt yta och det blir tydligt hur dessa kurvor måste vara beskaffade för att det ska fungera. Med den här metoden har man fullständig kontroll över ytornas skärningslinjer, nämligen ståltråden.
Förstora bilden LERA. För att snabbt reda ut ett rumsligt sammanhang eller testa en ny idé, kan en bit lera vara till stor hjälp. En svårighet kan dock vara att materialet inte begränsar sig till enkelkrökta ytor.
Förstora bilden CAD. I en datormodell är det lätt att förändra och flytta ytor, de behåller också sin position i modellrymden utan någon form av stöd (som krävs i en fysisk modell). Om något är i vägen kan det gömmas tillfälligt och man kan titta på sin modell ur varje tänkbar vinkel. Datormodellens ytor kan även skrivas ut på en skrivare (förutsatt att de är enkelkrökta), varpå en prototyp snabbt kan sättas ihop. Den största nackdelen med datorer är att skärmbilden saknar djup och att musen endast rör sig över en platt yta vilket resulterar i att det är svårt att få en känsla för rumslighet.
top
  HAGFORS
Förstora bilden SKOG. Skogarna norr om Hagfors är kuperade och höjdskillnaden mellan berg och dal är ofta kring 150 meter. Denna höjdvariation gör landskapet lätt att överblicka och underlättar orienteringen. Sjöar, sankmark och kalhyggen gör att landskapet delvis är ganska öppet. Området är mycket glest befolkat med endast ett fåtal stugor och mindre vägar. Här finns gott om vilda djur såsom älg, bäver, varg och björn.
Förstora bilden BERGGRUND. Efter provmätningar i hela Sverige under 1950-talet konstaterades att norra Värmland var en av de bästa platserna i landet för seismologiska observationer. Berggrunden är fast och sprickfri och har låg brusnivå. Världshavens ständiga hamrande mot kontinentalplattorna skapar nämligen ett bakgrundsbrus som stör mätningarna. Även städer, gruvor, järnvägar, större floder osv kan störa mätningarna.
Förstora bilden DALGÅNG. Området som jag valt för mätpunkternas nya placering ligger i närheten av det nuvarande och är ca 1,5 km i diameter. Det innefattar en dalgång i nordsydlig riktning samt de omkringliggande bergen på östra och västra sidan. Efter att ha vandrat runt i området under en dag valde jag för byggnadens placering en plats som intresserade mig.
Förstora bilden TÄLT. Övernattning vid platsen för projektet. I tältet funderade jag över de olika skikt som omgav mig; närmast kroppen kläderna, sedan sovsäck, liggunderlag, tältets inre duk samt den yttre.
top
Förstora bilden Förstora bilden Förstora bilden
Förstora bilden
  KONCEPTMODELL. Denna modell tillverkades av två bitar plast förenade med en kontinuerlig söm. Den visar byggnadens huvuddrag med transparenta och opaka ytor, de tre stöden, det känsliga mätinstrumentet och de friare formernas möte med en mer geometrisk tydlighet.
top
Förstora bilden Förstora bilden Förstora bilden
Förstora bilden
  PROTOTYPER . Genom att enbart använda enkelkrökta ytor kan man snabbt bygga pappersmodeller av en datormodell. Det blir med ens mycket lättare att se formen när man har modellen på bordet istället för på skärmen.
top
Förstora bilden Förstora bilden Förstora bilden
Förstora bilden
  PLASTMODELL . Modell av den slutgiltiga byggnaden (skala 1:25).
top
  MONTERING
Förstora bilden EXTERIÖR. Byggnaden vilar på tre vibrationsdämpande stöd som skruvas fast direkt mot berget. Det yttre höljet är sammansatt av olika bitar böjd polykarbonat där vissa är transparenta och andra halvtransparenta. Detaljer som öppningar och genomföringar i höljet är av borstat rostfritt stål och fastskruvade i plasten. Byggnadens yttre geometri är någorlunda symmetriskt uppbyggd i förhållande till de tre stöden.

Förstora bilden SYSTEM. Jag har försökt hitta ett byggsystem som skulle göra det enkelt att montera ihop byggnaden på plats trots att formerna är komplicerade. De böjda polykarbonatskivorna skärs till på fabrik med hjälp av en programmerbar laserskärare. Även håltagningar skärs ut och bitarna märks. Bitarna görs i olika tjocklek beroende på sin placering och krökning. Vissa mindre och plana byggnadsdetaljer svetsas ihop på fabriken.

Förstora bilden INTERIÖR. Byggnadens inre består också av polykarbonat i böjda stycken. Centralt placerad finns själva mätpunkten och genom ett cirkulärt hål finns kontakt med en betongklack under byggnaden mot vilken mätningen sker. Invändigt är formerna friare och ytorna försöker approximera de sfärer och cylindrar av utrymme som olika funktioner eller rörelser tar i anspråk. Eftersom byggnaden är så pass lätt och endast står på tre stöd har en aspekt på den rumsliga organisationen varit att skapa viktmässig balans.
Förstora bilden SAMMANFOGNING. Byggnadsdelarna transporteras till platsen och fogas sedan samman med hjälp av wire. Det behövs inga mallar eller stöd för att byggnaden ska få rätt form, bitarna böjs bara elastiskt tills de passar varandra och efter sammanfogningen har de automatiskt rätt form. Det är plasten i sig som utgör den bärande konstruktionen.
top
Förstora bilden Förstora bilden Förstora bilden
Förstora bilden
  VOLYMSTUDIER . Utförda i programmet Rhinoceros.
top
Förstora bilden Förstora bilden Förstora bilden
Förstora bilden
  FORMSTUDIER . Utförda i programmet Rhino (Rhinoceros).
top
Förstora bilden Förstora bilden Förstora bilden
Förstora bilden
  UNROLL . Exempel på former som vecklas ut till plana ytor. Längst till höger det japanska programmet Tenkai.
top
  TYPOGRAFI
Förstora bilden Som ett litet sidospår ägnade jag en dag åt att formge dessa bokstäver och siffror. De gjordes för den den stiliserade kartan av områdets nio mätpunkter.

Förstora bilden Bokstäverna skulle fräsas ut som linjer och cirkelbågar i mätpunkternas aluminiumlock och behövde därför vara enkla.


Förstora bilden Om de båda bågarna i bokstaven "B" gjordes lika stora, såg den övre ändå större ut. Jag prövade olika proportioner för att kompensera detta – 5:6, 9:10, 11:12, 14:15. Först vid 20:21 tyckte jag de såg lika stora ut.
Förstora bilden Den stiliserade kartan över mätpunkterna, punkten B1 är själva byggnaden.
top
Förstora bilden Förstora bilden Förstora bilden
Förstora bilden
  RÖNTGEN . Mannen bredvid mig i planet jobbade på en Powerpoint-presentation om höftledsproteser. I röntgenbilderna syntes kroppens vävnader och ben i varierande grader av tydlighet, vissa saker var endast antydda. Själva protesens metall framträdde dock med oerhörd tydlighet och skärpa. Hänförd av de vackra röntgenbilderna, försökte jag skapa något liknande i datorn.

top
  BAKGRUND
Förstora bilden IDÉ. Som en timskiss i ett tidigare projekt (Överjord – Underjord, hösten 1998) dök tanken upp om ett seismologiskt observatorium.
Förstora bilden SKISS. Mina första skisser i exjobbets skissbok är från ett museum i Alice Springs i Australien, januari 2000.
Förstora bilden TVÅ SIDOR. I DN's helgbilaga LördagSöndag fanns en bild från gatustrider i Palestina och på baksidan en annons för DN's Nätguide. Genom att vika sidan kunde jag se bilderna samtidigt, de symboliserade för mig de två sidorna av seismolgi.
Förstora bilden ARBETSPLATS. Min arbetsplats under examensarbetet i lägenheten i Vårberg.

PLANSCH. Så här såg presentationen ut i oktober 2001. (3276x1054 mm 1,6 MB)

 
 
Omkrets arkitektur. Sidan uppdaterad i juli 2007.
© Mårten Nettelbladt, oktober 2001.
Texten finns även översatt till engelska.