Skallkonstruksjoner

Skallkonstruksjoner er byggesystemer der hovedbæreevnen ligger i en buet, ofte tynn overflate som kalles et skall. Skallet bærer lastene primært i membranaktige krefter (innadrettet trykk og strekk i overflaten) og bruker materialet effektivt for å oppnå store spennvidder med relativt liten tykkelse. Dette gir høy stivhet og lav vekt sammenlignet med tradisjonelle flatplateløsninger.

De vanligste geometriene for skallkonstruksjoner inkluderer bue-/tunnkonstruksjoner som barrel vaults og nyanserte kuppel- eller hyperboloidformede skall. Mer komplekse former bygges ved å kombinere eller etterligne slike kurver. Materialvalgene varierer, men tradisjonelt har man brukt tykkere skaller av armert betong for harde bruksområder, mens stål- og trekonstruksjoner ofte ses i lyst og fleksibelt design. Innovasjoner har også gjort bruk av tynne plast- eller komposittskall til kommersielle og arkitektoniske formål.

Design og konstruksjon av skallkonstruksjoner krever presis beregning av innvirkningene av laster som egenvekt, snø, vind, jordtrykk og temperaturvariasjoner. Små avvik i produksjon eller montering kan påvirke skallets oppførsel betydelig, derfor legges vekt på bøyemomenter i lokale områder, kvalitetskontroll av formverk og tetting mot fukt og vann. Prestressjon og hypsometrisk tilpassing brukes også for å forbedre oppførselen under last.

Historisk har moderne skallkonstruksjoner blitt utviklet i løpet av 20. århundre av arkitekter og ingeniører som Félix Candela, Frei Otto og Heinz Isler, som særpreges av bruk av buede latter og membrankrefter. Bruksområder spenner fra taklandskap i idrettshaller og konserthus til kyrker, paviljonger, drivhus og oppbevarings- eller tankområder hvor store åpninger og estetiske former etterstrebes.