AQUILION
KURS Kandidatarbete STORLEK 15 hp PERIOD Årskurs 3, VT 2020 TYP Grupparbete, Chennie Johansson, Samira Sarr eshtedari EXAMINA TIOR Morten Lund Peter Christersson HJÄLPMEDEL Autocad, Rhinocer oes, Grasshopper , sketchup, PhotoshopKandidatarbetet i Arkitektur och T
eknik tar del i en
årlig arkitekttävling som anor
dnas av Newman Fund och
Acoustical Society of America. I år
ets tävling var
uppdraget att designa en akustisk paviljong för orkester
, teater , opera och r ock/pop konserter . Ett pr ojekt som intr egr
erar och utmanar akustik, design och konstruktion
Pr
ojektplanscher som pr
esenterades under kursens kritiktillfälle den 7 Maj 2020.
Pr
ojektet baseras på den årliga studentarkitekttävlingen som hålls av Newman
student awar
d fund.
WC
The beautiful scene as w
ater c asc ades fr om t op t o bott om or fr om le ft t o righ t is an e xcep tional s tunner . Ligh t shimmering on w ater , the r ela xing sound of w ater flo w and the fr ee f eeling tha t w ater giv es mak es us dr awn t o w
ater in all its f
orms. When visiting
Aquilion, the magic
al e xperience of w at er is enhanced. Visit or s ar e quickly in tr oduced t o w at er in the en tr
ance and in the shell
structur
e. Str
eams of w
ater ar
e used as guidance in the pa
vi
-lion and visit
or s ar e surr ounded b y dazzling w aterf
alls in the bar
loung e. P erf ormer s and emplo yees w
orking in the offices ar
e also surr ounded b y w aterf alls and s tr eams of w ater , not only t o giv e them an e xtr aor dinar y e
xperience but also t
o induce c almness. W A TER EXPERIENCE PRIV A TE / PUBLIC ARE A STAGE ORCHE STRA PIT GREEN R OOM ENTRANCE BAR L OUNGE WC DRE SSING ROOM DRESSING ROOM REHE ARSAL ROOM REHE ARSAL ROOM LOUNGE STORA GE STORA GE WC MER OFFICE S SOLO DRE SSING ROOMS LOUNGE Section 1:500 Plan 1:800 The plan c onsis ts of a priv
ate and a public ar
ea. A t the priv at e ar ea perf ormer s c an w arm up in the r ehear sal r ooms, socializ e in the loung e ar ea or mingle in the gr een r oom. The r ehear sal r ooms ar e designed as separ
ate islands with surr
ounding pools tha
t ar
e
placed in an open space. These r
ooms will ha ve an activ e r ev er -ber ation time s ys
tem, which allo
w
s similar ac
ous
tic c
onditions as
in the music hall. The music hall is divided int
o tw o sections; the co ver ed sea ting ar
ea and the open la
wn. The sea ting ar ea c onsis ts of 5000 sea ts in tended t o be mainly used f or or ches tra, oper a, balle t and thea ter perf
ormances. The sea
ts ar e divided in to sections t o giv e a mor e in tima te f
eeling. When needed, the open
la wn has the c apacity t o hold up t o 20000 people. Her e, gues ts
can either dance, s
tand, sit or e ven ha ve a picnic! INDOOR CLIMA TE Visit or s ar e w elc omed t o Aquilion thr
ough a spacious glas
en tr ance wher e the y ar e me t b y w
ater in the shell, on the w
alls
and on the floor
. The flo
w of w
at
er leads the visit
or s fr om the en tr ance t
o the bar loung
e or t
o the music hall. The shell s
tructur
e
and use of w
ater in the pa
vilion bene
fits the indoor clima
te. The indoor t emper atur e c an be c on tr olled b y the t emper atur e of the w ater f
alls, pools and the w
at er in the shell s tructur e. The design pr oposal of ha ving a shell s tructur e tha t c o ver s the en tir e ar ea also enables a gr ea ter c on tr ol o
ver the open la
wn. P
anels c
an be
moun
ted o
ver the open la
wn t
o mak
e it en
tir
ely enclosed and
use
ful during win
ter time. V
en
tila
tion and hea
t s
ys
tems c
an also
be ins
talled on the shell s
tructur e t o r each an y desir ed c onditions
of the indoor clima
te. TRUCK DRIVE -IN A C OUS TICS THE SHELL S TRUC TURE The shell c onsis ts of tw o par allell la yer s joined a t the v ertices. Panels ar e moun ted on e ver y v or
onoi cell; both a
t the t
op and
the bott
om. This allo
w s w ater t o be tr ansport ed thr ough the shell s tructur e. P anels c an be moun ted or dismoun ted
depending on the desir
ed ac ous tics, f eeling and c onditions in a cert ain perf
ormance, which mak
es the shell s
tructur
e
adap
table. Smaller panels will be moun
ted be tw een tw o vor onoi cells in ar eas wher e the adjacen t panels ar e dismoun ted in or der t o ensur e a tigh t and close s tructur e. Figur e: A c oncep tual sk etch of ho w w ater is tr ansport ed thr
ough the shell s
tructur e. FLEXIBLE ABSORP TION ETFE, E th ylene T etr afluor oe th ylene, is a tr anslucen t polymer tha t is in tended t o be used as lo w er panels in the shell s tructur e. As a building ma terial ETFE is s tr ong , ligh tw eigh t and s tr
etchable without loss of elas
ticity
. ETFE has
high sound insula
tion, high ligh
t tr
ansmission and minimiz
es
reflections. A modified and further de
veloped v
er
sion of ETFE
will be used wher
e the ma
terial has mor
e ab
sorp
tion
pr
operties. MA
TERIAL - MODIFIED ETFE
In Aquilion, the le vel of ab sorp tion is c on tr olled b y the w ater sy
stem in the shell s
tructur e. B y incr easing the w ater pr ess -ur e, the pr essur e will c ause the lo w er panels t o descend and cr ea
te bubbles. These bubbles will act as ab
sorben
ts in the
music hall. If mor
e ab
sorp
tion is needed, mor
e bubbles c an be formed b y incr easing the w ater pr essur e in a specific panel. Figur e: A bubble as an ab sorben t. The shell s tructur e c on tribut es t o a fle xible ac ous tic en vir onmen
t in the music hall. F
or perf ormances r equiring mor e r eflections, w ooden r eflect or s ar e added on the s tag e and side w
alls act as diffuser
s using gyp
sum. The w
aterf
all
and w
ater pool act as r
eflect
or
s and also giv
e the audience
early r
eflections. Ab
sorben
ts ar
e not only placed in the shell
structur
e in f
orm of bubbles, but f
abric on the sea
ts, floor and
on the inside w
alls of the sea
ting ar ea will also ab sorb. The electr o-ac ous tic sound r ein for cemen ts ar e s tr at egic ally
placed on the shell s
tructur e. W oof er s will amplif y lo w fr
equencies and the loudspeak
er s will ha ve an appr o xima te dela y time of 20 ms close t o the s tag e, 45 ms in the middle and 50 ms a t the back. W ater pump
Glas (upper panel)
Wa
ter
ETFE film (lo
w
er panel)
Figur
e: Concep
tual section of the panels.
REVERB ERA TION TIME OR CHE STRA AND B ALLET OPERA THE A
TER AND POP / R
OCK SPL ST I REVERB ERA TION TIME SPL ST I REVERB ERA TION TIME SPL ST I Figur e: Concep
tual section of the panels.
Position of loudspeak ers Position of w oof er s ys tem SPL A verag e R T - 1.93 s For or ches tr a mor e r
eflection is needed. The side
panels act as Helmholtz r
esona tor s, ab sorbing multiple fr equencies (125 Hz, 250 Hz, 500 Hz). To adr
ess the pot
en
tial audience on the
open la
wn, the SPL c
an be impr
o
ved
with the help of loudspeak
er s. A verag e R T - 1.65 s To r educe the R T t o the desir ed v alue, the ab sorp tion fr om the shell s tructur e is incr eased b y forming bubbles. The achie ved r ang e of S TI is consider able f or or ches tr a and balle t perf ormances. A verag e R T - 1.29 s To achie ve the desir ed R
T all panels including
bubbles ar e dismoun ted, cr ea ting an open en vir onmen t with less r eflections. The S TI is impr o
ved since the
ab sorp tion is incr eased, making the dir ect v oice mor e clear . For thea ter
, the sound will be amplified
using loudspeak er s. F or pop/r ock, a high SPL is achie ved b y line arr ay s on the s tag e with w oof er s ys tems, giving a dir ectional char ach teris tic. The open en vir onmen t and dir ect sound tr ansmission thr ough the speak er s impr o ves the S TI. Loudspeak er s c an be placed on the shell s tructur e t o impr o ve the SPL f or the pot en
tial audience on the open
la wn. 0 0,20,40,60,8 1 1,21,41,61,8 125 250 500 1000 2000 4000 Reverberation time [s] Freq uen cy [Hz] Figur e: Concep
tual section of the panels.
00,511,522,53 125 250 500 1000 2000 4000 Reverberation time [s] Freq uency [Hz] 00,5 11,5 22,5 33,5 125 250 500 1000 2000 4000 Reverberation time [s] Fr eq uenc y [Hz] RESIDENTIAL ARE A
AQ
U
IL
IO
N
A shell s tructur e la ys softly on an open la wn. W ater flo w s gen tly o ver the s tructur e, c ompelling visit or s in to an un for ge ttable e xperience. Inspir ed b y the qualities of w ater , Aquilion is a multipurpose music pavilion made of a shell s
tructur e with a s ys tem tha t tr ansports w at er
. Not only does this giv
e the visit or s an e xtr a-or dinar y e
xperience of being surr
ounded b y w at er , but the structur e is also used as an ac ous tic elemen t, c on tr ols the indoor en vir onmen t and r euses w ater fr om the nearb y riv er ,
which also decr
eases the riv
er flo w . Aquilion is designed f or diff er en t types of perf ormances such as or ches tr a, oper a, balle t, thea
ter and popular acts. The
pa vilion ser ves 5000 gues t in sea ts and up t o 20000 people on an open la
wn. All functions lie under a shell s
tructur e made of the v or onoi pa tt
ern. This design c
oncep t allo w s c on tr ol o ver the ac ous
tics and indoor clima
te f or the en tir e pa vilion thr
ough panels tha
t ar
e moun
ted on the shell. W
at
er flo
w
s
thr
ough the panels and depending on the w
ater pr
essur
e, the
idea is tha
t the panels will descend and f
orm bubbles. These
bubbles will acts as ab
sorben ts when needed. V OR ONOI The pr operties and a ttribut es of w at er ar e c on tinuously used thr ough the en tir e pa vilion t o enhance the e xperience. Visit or s c an enjo y beautiful w at erf alls in an ticipa tion of the e xpect ed sho w , lea
ving them with a s
tunning and un for ge tt able e xperience of w at er . Be for e, a ft
er or during the ong
oing
sho
w
, the bar loung
e is alw ays open f or all gues ts t o gr
ab a snack, drink or meal.
Visit or s arriving a t the sit e b y c ar c an park at Aquilion’ s under gr
ound parking lot.
Buses and t axis will dr op off gues ts a t the terminal righ t outside the en tr ance. To k eep noise le vels do wn, veg et ation is plan ted ar ound the pa
vilion. The music hall is also placed
in a pit on the la wn in or der t o mak e it mor e difficult f or sound t o spr ead. Samir a Sarr esh tedari,
Chennie Johansson & Adity
a Thombar e C ONCEP T The shell s tructur e, sea ting arr ang emen ts and r oom designs ar e all inspir ed b
y and based on the v
or onoi pa tt ern. W A TER W A TERF ALL TRANSPOR T AND P ARKING NOISE PR O TE C TION B AR L OUNGE Sit e plan 1:10000 RIVER RO AD RO AD INTER STATE STATE HIGHW AY NOISE C ONTR OL Ac ous tic barrier s will be placed f acing the r esiden tial ar ea and in ter st at e t o c on tr ol the sound pr essur e le vel c oming fr om the tr affic and t o not dis turb the r esiden tial ar ea. The ac ous tic barrier s ha ve s
teel mesh on the outside which ab
sorb
s high
fr
equencies and a miner
al w
ool la
yer t
o handle mid and low
fr
equencies. T
rees will also be plan
ted ar
ound the pa
vilion t
o
further r
educe the noise. The ac
ous tic barrier s ar e adap ted for c o vering with v eg et ation which c on tribut es t o the na tur e ar ound the pa vilion. ACOUS TIC B ARRIER AQUILION ACOUS TIC B ARRIER INTER STATE H = 2 m Mus t be < 30 dB Rang e: 20-25 dB Figur e: Concep tual diagr am of the e ffect of tr affic noise. No da ta
Inspir
erat av vattnets kvaliteer är Aquilion en mångsidig musikpaviljong, där pr
ojketets
huvudkoncept grundar sig i en skalstruktur som sveper över hela paviljongen.
Skalstruktur
en består av ett system som transporterar vatten över struktur
en, vilket inte
bara ger besökar
na en oför
glömlig upplevelse av att vara omringade av vatten, utan
struktur
en används till för
del också som ett akustiskt element, klimatskal och
återanvänder vatten från den närliggande fl
oden för att minimera buller och minska
fl odfl
ödet.
AQUILION
KONCEPT
Aquilion är designad för olika typer av för
eställningar som orkester
, opera, balett,
teater och pop/r
ock/jazz konserter
. Koncert utrymmet är utfor
mad för 5000 sittande
gäster och upp till 20000 stående/sittande gäster på en öppen gräsyta.
Alla funktioner ligger under en skalstruktur som baserar sig på ett vor
oni-mönster
.
Detta mönster har varit till grund för tak-, plan och koncert utrymmets utfor
SKALSTRUKTUREN
Taket är uppbyggd med två lager av vor
onoifor
made
skal. Skalet består av två par
ellella skikt som är
för
enade vid hör
nen. Paneler är monterade på varje
vor
onoi-cell. Både i botten och toppen. V
atten
trans-porterar mellan dessa två lager och idén är att
vattenfl
ödet ska kunna r
egleras med hjälp av ett
vat-tenpumpssystem och där
med for
ma akustika
element i taket.
ABSORBENTER
De olika framträdande som paviljongen är utfor
mad
för kräver olika akustiska förhållanden. Där
med har
paviljonen utfor
mats med fl
exibla absorbenter som
anpassar sig efter för
eställningens behov
.
Absorbtionsnivån styrs genom ett ökat vattentryck,
som i sin tur kommer ge ett ökat tryck på de nedr
e
panelen och skapa bubblor
. Dessa bubblor fungerar
som absorbenter och om mer absorbtion behövs kan
fl er bubblor bildas.
MA
TERIAL
ETFE, etylentetrafl uor oetylen, är en genom transparent polymer som är avsedd att användas som
nedr
e panel i takstruktur
en. Som byggnadsmaterial är
EFTE starkt, lätt och töjbar utan förlust av elasticitet.
EFTE har hög ljudisolering, hög ljusöverföring och
minimerar r
efl
ektioner
. Dessa egenskaper uppfyller
kraven på det önkade materialet på de nedr
e
paneler
na. För systemet med vatten och absorbtion
kan EFTE-materialet krävas att vider
eutvecklas för att
uppnå de erfoderliga elasticitets- och
ebsorbtionsegenbskaper
na som behövs.
Vattenpump
Figur: Konceptuell sektion av en panel
EFTE (nedr
e panel)
Vatten
Glas (övr
AKUSTIK
ORKESTER OCH BALLETT
OPERA
TEA
TER OCH ROCK/POP
Den givna platsen är en sluttande ödetomt som är
omringad av motorvägar
, ett bostadområde och en stor fl
od,
vilket tillsammans med en öppen musik paviljong ger
akustiken en utmaning.
För att kontr
ollera buller och ljudnivån planteras träd och
akustiska barriär
er placeras mot bostadområdet och vid
motorvägen. Figur: Situationsplan Bullerskydd H=2 Motorväg AQUILION < 30 dB
Figur: Konceptuellt diagram över buller
nivån Motorväg Flod Bullerskydd Bullerskydd Bostadsområde Väg Väg Väg
BULLERSKYDD
Skalstruktur en bidrar till en flexibel akustisk miljö i musikhallen.
Absorbenter placeras inte bara i skalstruktur
en i for
m av bubblor
,
utan det är även tyg på sätena, golvet och på insidan av
sittplatser
na. De elektoakustiksa förstärkningar
na placeras strategiskt
på skalstruktur
en. Bashögtalar
e kommer att förstärka låga fr
ekvenser
.
För för
eställningar som kräver mer r
efl
ektioner läggs trär
efl
ektioner
på scenen, sidoväggar
na fär av gips och dif
fuserar ljudet.
Vattenfallet och vattenpoolen fungerar som r
efl
ektor
er och ger
pu-bliken tidiga r efl ektioner . Högtalar e Bashögtalar e SPL
Tidigt i pr
ocessen för
öskte vi lokalisera de olika
funktioner
na. V
i gjor
de flera plandiggram där vi
placerade de funktioner vi vill ha kopplade till
varann och vi grupperade in olika människor som
skulle nyttja byggnaden i tr
e kategorier - Besökar
e,
Personal och Artister/musiker
.
Vi kom fram till att vi ville dela upp paviljongen i
olika zoner
, en privat del för de framträdande och
personal och en of
fentlig del för alla. Denna plats
skulle inte bara bli en pålats för uppträdande men
också en upplevelse för besökar
na.
REFLEKTION
PROCESS/METOD
I uppstarten av vårt pr
ojekt utforskade vi olika for
mer som skulle kunna
repr
esentera vårt förslag. V
i började arbetet med att skriva ner olika koncept ideer
,
skissade och diskuterade för att föstå varandras tankar
. V
i ville skapa en unik
upplevelse där designen och konstruktionen samspelade. V
i var tidigt inne på en
takstruktur med en böljande for
m som skulle följa paviljongens olika inr
e funktioner
och akustiska förutsättningar
. Iden om vatten växte fram från kombinationen av
takiden och buller pr
oblemet från floden. För att ta bullr
et i akt och minska buller
från floden ville vi r
educera flödet och använda oss av platsens svaghet till en för
del
och skapa en upplevelse utav det. Iden utvecklades till en takstruktur som täcker
hela paviljongen och har en svepande for
m vars vatten flödar igenom.
Pr
ocessen och framförallt tiden tillät oss att analyserade pr
ojketets förutsättningar
och pr
oblem för att kunna skapa så goda lösningar som möjligt, det tillät oss även
att leka runt i 3D modelleringen och testa olika gridshell mönster och takfor
m.
FLÖDE
Figur: Funktioners uppdelning i Plan
Figur: Konceptuellt diagram över absorbtion och r
eflektion
Figur: Skiss över skalstruktur
en
Figur: Sektion
Figur: T
idig sektion över taket.
Ideen var först att öppna upp skalstruktur
en i mitten av rummet och placera ståplatser
na
Att avsluta kandidaten med detta pr
ojket har varit väldigt r
oligt och givande. Att få förhålla
sig till ett tävlingspr
ogram gjor
de pr
ojektet mer gr
eppbart och särskilt intr
essant, då vi har
fått applicera den utfoskande delen av arkitektur vi lärt oss under utbildningen, samt haft
tid att för
djupa oss i pr
ojketets förutsättningar och svårigheter i något mer verkligt pr
ojekt.
Under pr
ojketet arbetade vi tillsammans i en ständig dialog. Denna arbetsmetod gjor
de
att båda var delaktiga i hela pr
ocessen. V
i kunde diskutera oss fram till olika beslut som
vi båda kände oss trygga i. Jag och Samira har arbetat mycket med varandra tidigar
e och
känner oss trygga i varandras åsikter och metoder
, vilket har gett oss en bra
gruppdynamik. V
i har verkligen kompletterat varandra i styrkor och svagheter och kunnat
stötta varandra. Att göra kandidaten delvis på distans har fungerat över förväntan, det har
ställt höga krav på planering och kommunikation som jag upplever att vi uppfyllt.
Det som även gjor
de detta pr
ojekt särkilt intr
essant var samarbetet med akustiker
na. Det
har varit spännande och extr
emt lär
orikt då jag har intr
oducerats till helt nya perspektiv
kring akustikens påverkan på miljön. Det har varit intr
essant att få in akustiken r
oll i
deisgnen utveckla konceptet med akustiken som grund. Under samarbetet mellan oss och
akustiker
na upplevde jag verkligen kontrasten mellan arkitekt och ingenjör
. V
id samarbetet
med akustiker
n tr
or jag att det var en nackdel att vi arbetade på distans, detta gjor
de att
det blev svårt för akustiker
n att sätta sig in i vårt pr
ojekt och koncept fullt ut. V
åra tankesätt
och arbetsmetoder skilde sig vilket delvis kr
ockade men gav mycket kunskap.
GRUPP
ARBETE
RESUL
TA
T
Jag är väldigt stolt över mitt bidrag till pr
ojketet och är väldigt nöjd med slutr
esultatet.
Ett av målen med pr
ojektet var att skapa en plats för upplevelse, både visuellt men också
akustiskt. Resultatet blev en massiv skalstruktur med vatten och fl
exibla akustiska element.
Kvaliteer med pr
ojektet tycker jag är konceptet - skalstruktur
en. Den ger paviljongen
mörjlighet att kontr
ollera ljud, ljus och inneklimatet under paviljongens alla delar
, samt tar
sig an fl
odens bullerpr
oblem och gör det till en för
del. V
attnet tycker jag också är en
kvalite både visuellt men också till för
del akustikst. V
atten används inte bara i taket utan
också även i andra delar av paviljongen för att visa fl
ödesrikting, agera som r
efl
ektor och
för kontr
oll av inomhusklimat.
Till nästa pr
ojekt tar jag med mig akustiker
na kunskap och tankesätt kring akustiken för att
sedan i tidiga skeden kunna applicera de gestaltningsmässigt, samt att alltid ifrågasätta
beslut, oliak fr
omer
, funktioner
, fl
