æ-­‐lab:  Research  Lab  for  Architectural  Engineering  “using  engineering  tools  to  create  architecture”  

æ-­‐LAB  is  the  research  laboratory  of  the  department  of  Architectural  Engineering  at  the  Vrije  Universiteit  Brussel.    The  research  within  æ-­‐LAB  is  focused  on  three  topics  that  ask  for  an  interdisciplinary  approach:                  

Transform                  Re-­‐use    Lightweight  Structures  Lab  

niels.de.temmerman@vub.ac.be                ine.wouters@vub.ac.be  marijke.mollaert@vub.ac.be      

h$p://www.vub.ac.be/ARCH/ae-­‐lab/    

æ-­‐lab:  Transform  “Transformable  Structures  for  Sustainable  Development”  

Transform  

ExperDse:  

•  Technical  and  structural  performance  of  transformable  structures  -­‐  from  rapidly  deployable  to  permanent  building  structures  

•  Their  environmental  and  financial  life  cycle  impact  

•  Their  implementaFon  in  at  urban,  building  and  component  scale  

Dynamic  Reuse  Strategies  for  the  retrofiJng  of    post-­‐war  housing  in  Brussels  

Context:  

Post  war  apartment  buildings  in  Brussels  require  urgent  renovaDon  measures:    introduce  material  and  waste  efficiency  over  remaining  life  cycle  

ObjecDve:  

Develop  dynamic  soluDons  for  renovaDon        based  on  detailing  with  reversible  connecDons  &  reusable  and  standardised  building  elements,  which  anFcipate  alteraDons  during  the            building  life  cycle  so  that  demoliDon  waste  and  material  consumpDon  is  avoided  

Researcher(s):  dr.  ir.  arch.  Anne  Paduart  

Supervisor(s):  Prof.  dr.  ir.  arch.  Niels  De  Temmerman  

static  CURRENT  SOLUTIONS  

DYNAMIC  SOLUTIONS  

Transform  

Enhancing  the  adaptable  capacity  of  urban  fragments  

Context:  

Sustainable  urban  development  is  based  on  dynamic  theories  such  as  transiFon  management  or  resilience,  but  sustainable  urban  neighbourhouds  are  not  built  for  change.    

ObjecDve:  

A  methodology  to  demonstrate  the  impact  of  change  on  urban  projects  and  the  importance  of  adaptability  in  reaching  sustainability  goals  by  means  of  a  guided  parDcipaDve  design  experiment,  supported  by  a  framework  of  assessment  tools  and  guidelines.  Researcher:  ir.  arch.  Pieter  Herthogs  

Supervisors:  Prof.  dr.  ir.  arch.  Niels  De  Temmerman,  dr.  Yves  De  Weerdt  (VITO)  

Transform  

Technical  and  financial  assessment  approach  for  transformable  construcFon  typologies  

Context:  

The  financial  effects  of  ‘transformability’  are  hardly  understood  and  only  parFally  included  in  other  researches.  However,  a  constantly  changing  configuraFon  and  performance  are  expected  to  have  an  important  impact  on  its  financial  feasibility.  

ObjecDve:  

New  insights  in  the  impact  of  design  choices  on  the  financial  feasibility  of  transformable  buildings,  consFtuFng  the  basis  for  mulFple  building  and  design  assessment  tools.  

Researcher:    Waldo  Galle,  MSc  in  engineering:  architectural  design  and  construcFon  

Supervisor:  Prof.  dr.  ir.  arch.  Niels  De  Temmerman  

Transform  

A  life-­‐cycle  approach  on  buildings,  components  and  materials  for  a  holisBc  assessment  of  our  built  environment  and  assets  under  development.  

Dynamic  detailing  of  building  elements    specified  to  the  Belgian  context  Context:  

When  adapFng  buildings  to  evolving  requirements,  (parFal)  demoliFon  is  o[en  the  only  opFon  due  to  the  non-­‐adaptable  way  buildings  were  iniFally  constructed.  The  environmental  impact  of  these  energy  and  material  consuming  intervenFons  can  be  reduced  by  implemenFng  an  addiFonal  parameter  during  the  design  phase:  the  Fme  dimension.      ObjecDve:  

Dynamic  detailing  of  building  elements  (based  on  tradiFonal/staFc  masonry,  steel,  Fmber,  cycle  closed  and  concrete  construcFon)  &  development  of  a  design  framework  Researcher(s):  ir.  arch.  Mieke  Vandenbroucke  

Supervisor(s):  Prof.  dr.  ir.  arch.  Niels  De  Temmerman,  dr.  ir.  arch.  Wim  Debacker  

Transform  

Design  and  Analysis  of  Deployable  Structures  with  Universal    Scissor  Components  (USC)  for  Mobile  Architectural  ApplicaFons  

Context:  

The  increase  of  mobility  and  awareness  of  resource  depleFon  and  waste  producFon  in  our  society  requires  systems  for  mobile  and  temporary  structures    

ObjecDve:  

Develop  a  methodology  for  opDmum  design  of  deployable  scissor  structures,  for  which  the  USC  offers  a  sustainable  soluFon  by  allowing  component  re-­‐use  

Researcher:  ir.  Lara  Alegria  Mira  

Supervisors:  Prof.  dr.  ir.  arch.  Niels  De  Temmerman  (VUB)  &  Prof.  dr.  ir.  Ashley  Thrall  (University  of  Notre  Dame,  IN,  USA)  

Transform  

OpFmal  geometric  and  kinemaFc  design  of  foldable  scissor    and  plate  structures  for  architectural  applicaFons  

Context:  

Foldable  scissor  and  plate  structures  allow  for  rapid  transformaFons  to  answer  to  changing  needs.  They  are  broadly  applicable  in  the  built  environment,  but  due  to  their  inherent  complexity  only  few  have  been  constructed.    

ObjecDve:  

To  unravel  the  mathemaDcal  principles  behind  these  structures,  in  order  to  explore  the  design  possibiliFes,  as  well  as  the  effects  of  geometrical  opFmisaFon  and  discrete  thicknesses  on  the  deployment  process.    

Researcher:  ir.  arch.  Kelvin  Roovers  

Supervisor:  Prof.  dr.  ir.  arch.  Niels  De  Temmerman  

1.    

Transform  

2.    

3.    

4.    

DESIGN  METHOD  FOR  A  FOLDABLE  SCISSOR  STRUCTURE  

Robust  design  opFmisaFon  for  deployable  adaptable  shelters  

Context:  

Emergency  tent  (for  field  hospital,  storage  rooms,  …)  are  not  adequate  because  they  are  slow  to  build,  are  not  adaptable  and  are  le[  as  waste.  

ObjecDve:  

Develop  a  new  design  method  for  mulD-­‐criteria  opDmisaDon  with  uncertainDes  (robust  design)  in  order  to  obtain  a  opFmal  deployable  adaptable  shelters  with  can  be  used  for  different  phases  of  the  recovery.  

Researcher(s):  ir.  Aushim  Koumar  

Supervisor(s):  Prof.  dr.  ir.  Tine  Tysmans  &  Prof.  dr.  ir.  arch.  Niels  De  Temmerman  

Transform  

CURR

ENTLY  

Using  the  same  components  for    

 the  housing  of  the  local  populaDon  

RESEAR

CH  

Scissor  structure  for    quick  and  easy    deployment  

Slow  to  build  &  Not  flexible  

AdapFve  shading  elements  based  on  curved-­‐line  folding  

Context:  

Since  the  control  of  solar  radiaFon  and  daylight  has  a  major  influence  on  the  energy  efficiency  and  comfort  in  buildings,  architects  and  engineers  are  experimenFng  with  new  adapFve  shading  soluFons.  

ObjecDve:  

Design  and  analysis  of  adapFve  shading  elements  based  on  curved-­‐line  folding,  using  elasFc  deformaFons  as  a  form-­‐generaFng  strategy.  

Researcher(s):  ir.  arch.  Aline  Vergauwen  

Supervisor(s):  Prof.  dr.  ir.  arch.  Niels  De  Temmerman  

Transform  

Transformable  ‘acBve  bending’-­‐structures    for  temporary  architectural  shelters  

Context:  

The  elasFc  bending  of  iniFally  straight  elements,  allows  for  lightweight  and  material-­‐efficient  structures  to  be  built.  Its  reversibility  facilitates  transportaFon,  assembly,  adaptability  and  re-­‐use.  

ObjecDve:  

Developing  new  structural  systems  for  temporary  and  transformable  shelters,  based  on  the  manipulaFon  of  the  elasDc  bending  of  the  structural  members.  

Transform  

ELASTIC  BENDING  

 ASSEMBLY  

 DEPLOYMENT  

Researcher(s):  ir.  arch.  SFjn  Brancart  

Supervisor(s):  Prof.  dr.  ir.  arch.  Niels  De  Temmerman  &  Prof.  dr.  ir.  arch.  Lars  De  Laet  

æ-­‐lab:  Re-­‐Use  “reconcile  the  authen8city  of  architectural  heritage  with  modern  standards  ”   ExperDse:  

•  InternaDonal  comparaDve  research  on  19th  and  20th  century    construcDon  materials  &  techniques  

•  Study  of  19th  and  20th  century  building  pracDce  and  culture  in  Belgium  

 

Re-­‐Use  

Riveted  connecFons  in  historical  metal  structures  (1840-­‐1940)  Hot-­‐driven  rivets:  technology,  design  and  experiments  

Re-­‐Use  

Context:  

Nowadays  most  remaining  historical  riveted  structures  need  renovaFon  and/or  strengthening  or,  if  not,  at  least  some  maintenance.    

ObjecDve:  

This  research  consFtutes  as  input  to  the  structural  assessment  of  exisFng  riveted  structures  by  adding  to  our  knowledge  of  hot-­‐driven  structural  rivets  (1840-­‐1940),  their  technology,  design  and  structural  behaviour.    

Researcher:    ir.  arch.  QuenFn  Colleke  (VUB,  Belgium)  Supervisors:  Prof.  dr.  ir.  arch.  Ine  Wouters  (VUB,  Belgium)  

 Ass.  prof.  dr.  ir.  Stéphane  Sire  (UBO,  France)   [Edwin  Clark,  1850]  

Understanding  and  conserving  the  post-­‐war  housing  stock  in  Brussels  (1945-­‐1975).  Retrofit  for  conBnuity!    

Re-­‐Use  

Context:  

The  majority  of  post-­‐war  houses  needs  retrofiJng  within  the  next  decades,  yet  the  framework  to  determine  the  heritage  value  of  this  post-­‐war  heritage  is  lacking.    

 

ObjecDve:  

The  goal  of  this  research  is  to  offer  criteria  for  evaluaFng  the  heritage  value  of  post-­‐war  houses  in  the  Brussels  region,  in  order  to  idenFfy  levels  of  intervenFons  that  would  be  appropriate  for  them.  

 

Researcher:  dr.ir.arch.  Stephanie  Van  de  Voorde  

Supervisors:  prof.dr.  Inge  Bertels,  prof.dr.ir.arch.  Filip  Descamps,  prof.dr.arch.  Ann  Verdonck,  prof.dr.ir.arch.  Ine  Wouters  

Architectural  Heritage  &  Energy  Efficiency:  RenovaFon  strategies  for  stone  imitaFng  rendering  mortars  

Re-­‐Use  

Context:  

Many  stone  imitaDng  renders  from  the  early  20th  century  suffer  from  degradaDon.  Since  there  is  lack  of  knowledge  concerning  their  composiFon,  properFes  and  applicaFon  technique,  incorrect  decisions  are  o[en  made  during  restoraFon,  resulFng  in  increasing  damage.  

ObjecDve:  

Development  of  an  appropriate  set  of  repair  mortars  for  damaged  surfaces  and  exploring  the  benefits  of  insulaDng  base  layers.  

Improper  repair  of    a  damaged  rendered  surface  with   simulated   joints   [Old   Bank   building   in  Leuven,  2011]    

Researcher:  ir.  arch.  Yves  Govaerts  

Supervisors:  Prof.  dr.  arch.  Ann  Verdonck,  Prof.  dr.  ir.  Arch.  Michael  de  Bouw  &  Dr.  ir.  Wendy  Meulebroeck  

Reuse  and  opFmizaFon  of  heat-­‐  and  wind-­‐induced  low-­‐pressure    venFlaFon  systems  

Re-­‐Use  

Context:  

Current  renovaFon  strategy  for  buildings  consists  of  a  structural  renovaFon  to  which  techniques  are  added  to  enhance  user  comfort  in  a  second  phase,  instead  of  (re)integraFng  techniques  in  the  renovaFon.  

ObjecDve:  

develop  a  method  for  the  analysis  of  low-­‐pressure  venFlaFon  systems  through  the  analysis  and  modeling  of  19th-­‐century  venDlaDon  systems  and  their  opDmizaDon  by  introducing  modern  hybrid  venDlaDon  techniques.  

 Researcher(s):  ir.  arch.  Maaike  van  der  Tempel  

Supervisor(s):  Prof.  dr.  ir.  arch.  Filip  Descamps  &  Prof.  dr.  ir.  arch.  Ine  Wouters  

IntegraFng  human  behavior  in  dynamic  energy  simulaFons    in  homes  

Re-­‐Use  

Context:  

Current   energy   performance   calculaFon  methods   focus   on   building   characterisDcs  and  neglect  the  influence  of  human  behavior.  These   methods   enable   an   objecDve  comparison   of   buildings,   but   lead   to   poor  predicFons  of  the  actual  energy  consumpFon.    

ObjecDve:  

Develop  models  to  include  human  behavior  in  dynamic  building  simulaFon  tools  to  obtain  more  accurate  individual  energy  consumpDon  predicFons.  

Researcher(s):  ir.  arch.  Dorien  Aerts  

Supervisor(s):  Prof.  dr.  ir.  arch.  Filip  Descamps  &  Prof.  dr.  ir.  arch.  Ine  Wouters  

SmartBlind  Project  

Re-­‐Use  

Context:  

The   potenFal   for   improving   the   glazed   facades   and   windows   of  Europe's  building  stock  is  enormous.  The  benefits  of  using  a  glazed  facade  with  an  adaptable  control  strategy   is  the  ability  to  control  privacy,  adjust   shading,   reduce   solar  gain  and  control   glare  when  needed.    

ObjecDve:  The  Smartblind  project  aims  at  the  development  of  an  acDve  film  for  smart  windows  with  inkjet  method.    The  VUB  focusses  on  the  simulaDon  of  the  smart  window  and  the  building  integraDon  as  well  as  the  exploitaDon  and  disseminaDon  of  the  project.  

Researcher(s):  arch.  Evi  Corne,  ir.  arch.  Charloke  Goovaerts  

Supervisor(s):  Prof.  dr.  ir.  arch.  Marijke  Mollaert,  Prof.  dr.  ir.  arch.  Filip  Descamps  

æ-­‐lab:  Lightweight  Structures  Lab     ExperDse:  

•  Structural  design  and  analysis  of  membrane  structures  

•  Design  and  analysis  of  lightweight  systems  for  spaDal  structures:  tensairity,  compression-­‐only,  acFve  bending  

 

Lightweight  

Architectural  and  structural  design  of  adaptable  lightweight  structures  

Lightweight  

Context:  

Lightweight  structures  are  material  efficient  by  being  designed  and  conceived  in  an  ingenious  way.  They  are  found  in  a  broad  range  of  structures,  from  large-­‐scale  membrane  canopies,  to  shelters  and  shading  elements.    

ObjecDve:  

The  research  and  innovaFon  of  lightweight  and  flexible  texDle  and  composite  structures  focuses    on  new  social  and  environmental  needs  such  as  adaptable  energy-­‐efficient  building  envelopes  or  compact  temporary  shelters  for  events  and  emergency  situaFons.  

 

 

Supervisor:  Prof.  dr.  ir.  arch.  Lars  De  Laet  

S(P)EEDKITS:  Rapid  deployable  kits  as  seeds  for  self  recovery  

Lightweight  

Context:  

More  and  more  disasters,  either  natural  or  man-­‐made,  occur  worldwide.  As  a  result,  countless  people  are  rendered  homeless  without  any  medical  care,  sufficient  and  clean  water,  decent  sanitaFon  or  energy  supply.    

ObjecDve:  

A  new  emergency  system  of  modular  rapid  deployable  shelters  will  be  developed.  This  to  provide  temporary  infrastructure  and  to  limit  the  damage  to  economic  and  social  fabrics.  

 

Researcher(s):  ir.  arch.  Jan  Roekens  

Supervisor(s):  Prof.  dr.  ir.  Marijke  Mollaert  

Integrated  analysis  and  experimental  verificaFon  of  KinemaFc  Form  AcFve  Structures  for  architectural  applicaFons  

Lightweight  

Context:  

KinemaFc  form  acFve  structures  combine  the  structural  efficiency  and  low  self  weight  of  fabric  structures  with  the  high  versaDlity  of  kinemaFc  structures  

ObjecDve:  

Develop  the  necessary  tools  and  knowledge  to  make  the  design  and  applicaDon  of  kinemaFc  fabric  structures  with  preserved  prestress  possible    

Researcher(s):  ir.  arch.  Silke  PuysFens              ir.  arch.  Maarten  Van  Craenenbroeck  

Supervisor(s):  Prof.  dr.  ir.  Marijke  Mollaert            Prof.  dr.  ir.  Danny  Van  Hemelrijck            Prof.  dr.  ir.  Wim  Van  Paepeghem  (UGent)  

 

Inflatable/Tensairity  structures  

Lightweight  

Context:  

Inflatable  structures  are  mostly  known  for  their  light  weight,  small  transport/storage  volume  and  quick  set-­‐up;  which  can’t  be  offered  by  other  convenFonal  structures.  

ObjecDve:  

The  structural  concept  Tensairity  is  the  synergeFc  combinaFon  of  an  airbeam,  slender  struts  and  some  cables.  The  feasibility  of  this  concept  is  tested  on  structural  elements  like  beams  and  arches.  

Researcher(s):  ir.  arch.  Jan  Roekens  

Supervisor(s):  Prof.  dr.  ir.  arch.  Lars  De  Laet  

Supervisor(s):  Prof.  dr.  ir.  Marijke  Mollaert  

Supervisor(s):  Dr.  Rolf  Luchsinger  

TexFle  Reinforced  Cement  (TRC)  composites  as  flexible  formwork  and    tensile  reinforcement  for  concrete  shells.    

Lightweight  

Context:  

The  construcDon  of  concrete  shells  is  expensive  and  complex  due  to  the  labour  intensive  and/or  material  wasFng  formwork  methods  and  the  needed  tensile  (steel)  reinforcement.  

ObjecDve:  

Design  of  the  innovaFve  formwork  and  reinforcement  consisFng  of  TRC  composites,  exploiFng  their  flexible  properDes  in  wet  phase  to  create  the  formwork  and  their  sDff  and  strong  properDes  in  hardened  phase  .      

Researcher(s):  ir.  arch.  Evy  Verwimp  

Supervisor(s):  Prof.  dr.  ir.  Tine  Tysmans  en  Prof.  dr.  ir.  Marijke  Mollaert