Hardware, Software, It og samfund

En Pegasus til Utzons operahus

Foto: Ritzau Scanpix

Jørn Utzons operahus i Sydney er et af de tidligste eksempler på, hvordan computere kom til at spille en afgørende rolle i de komplicerede beregninger af store bygningskonstruktioner. Året var 1961, bagmanden var ­ingeniøren Ove Arup, og maskinen var en Ferranti Pegasus Mark 1.

I begyndelsen af 1957 vandt den danske arkitekt Jørn Utzon konkurrencen om at designe Sydney Opera House i Australien. Et bygningsværk, der står som et af de mest spektakulære og dristige projekter i hele det 20. århundrede.

Med sine kraftfulde kultegninger skitserede Jørn Utzon en bygning med et dramatisk tag med kurver, som modsatte sig tyngdekraften. Men designet havde ikke været præsenteret for en ingeniør, inden han indsendte sit bidrag til arkitektkonkurrencen.

Jørn Utzon (nummer to fra venstre) præsenterer en model af Sydney Opera House for den australske bygherre. Foto: Arne Magnussen/Ritzau Scanpix

Da den dansk-britiske ingeniør Ove Arup i februar samme år hørte om Utzons projekt, sendte han et personligt brev til stjernearkitekten, hvor han foreslog et samarbejde. Allerede måneden efter blev Ove Arups ingeniørfirma officielt udpeget til projektteamet.

Utzons ambitiøse vision for formen på operahusets tag udgjorde en bunke alvorlige udfordringer for ingeniørerne. Mange af samtidens fagkritikere mente, at det ville være umuligt at opføre, og tagkonstruktionens udefinerede geometriske kurver var nødt til at blive videreudviklet, før byggeriet overhovedet kunne gå i gang.

En model af operahuset, som udsættes for stresstest på Southampton University i 1960. Billedet er bragt med tilladelse fra Sydney Opera House Trust. Foto: Henk Snoek/Courtesy Arup.

Jagten på at finde en løsning blev drevet af et tæt kreativt makkerskab mellem Jørn Utzon og Ove Arup. I bestræbelserne på at udfolde Utzons vision for operahuset udviklede Arups ingeniørteam i årene 1957-1963 ikke færre end 12 forskellige versioner af tagkonstruktionen udført i beton. Gradvist udviklede det sig fra den frie form i arkitektens originaltegninger til den sfæriske geometri i sit endelige design.

Ustandselige ændringer

Udviklingen af designet af operahusets ikoniske tag blev til på baggrund af flere års grundige analyser, og de udfordrende former krævede helt nye teknikker til at beregne og teste konstruktionernes holdbarhed. Arups ingeniører gennemførte en lang række modelforsøg for at undersøge stabiliteten af de forskellige forslag til tagkonstruktioner. Forsøgene fandt sted i stor skala på Southampton University og i vindtunneller på National Physical Laboratory.

De mange forsøg og stresstests af de forskellige varianter af Utzons tagkonstruktion krævede enorme mængder af kalkulationer, ligninger og analytisk arbejde, som blev anført af matematikere hos Arup. Men de ustandselige ændringer i designet førte konstant til nye komplekse beregninger: Når en lille del af tagets design blev justeret, skulle matematikerne igen på overarbejde for at opdatere beregningerne.

Derfor besluttede Ove Arup i 1961 at håndtere de komplicerede og næsten uoverskuelige kalkulationer med hjælp fra computerkraft i et omfang, som efter datidens forhold ikke var set før.

Flyttede grænserne

Før projekteringen af Sydney Opera House havde ingeniører i byggebranchen slet ikke anvendt computere til deres beregninger. Bygningskonstruktioner og deres struktur blev udregnet manuelt ved hjælp af blandt andet logaritmetabeller og små, mekaniske apparater som Curta og Facit regnemaskiner.

“I praksis kunne Sydney Opera House simpelthen ikke have været bygget uden hjælp fra computere”

Ove Arups brug af computere til at beregne konstruktionernes bæreevne på Sydney Opera House var et stykke pionerarbejde, der flyttede grænserne for datidens teknologi og revolutionerede ingeniørernes arbejdsmetoder.

Den første computer, der blev taget i brug i forbindelse med Sydney Opera House, var en Ferranti Pegasus Mark 1 fra 1957. Det var en af de første kommercielt producerede computere i Storbritannien, og den blev bygget af den Manchester-baserede elektronikvirksomhed Ferranti Ltd., som var førende i den spirende britiske computerindustri i 1950’erne. Brugen af computere var endnu ikke udbredt – i 1956 blev der kun produceret og solgt 26 Pegasus-computere.

En Ferranti Pegasus Mark 1 anno 1957 optog en anelse mere plads på kontoret end nutidens computere. Foto: Ritzau Scanpix

Arup ejede ikke sin egen Pegasus-computer. I stedet lejede de sig ind på timebasis i Ferrantis kontor i Newman Street rundt om hjørnet fra deres adresse i Fitzroy Street i London. Desuden havde de adgang til en Pegasus-computer på Southampton University, hvis researchafdeling allerede var involveret i projektet med Sydney Opera House.

10 års ekstra arbejde

Computerteknologien var endnu i sit meget tidlige stadie, og med hjælp fra specialister og programmører fra Ferranti skrev ingeniørerne hos Arup deres egne softwareprogrammer for at analysere tagkonstruktionen.

Hver kørsel på Pegasus-computeren tog mellem 12 og 14 timer, og derudover krævede det flere ugers forberedelse af data samt analyse af resultaterne. Det forekommer overordentligt langsommeligt for moderne computerbrugere, men det var ikke desto mindre et kæmpe fremskridt i datidens arbejdstempo.

Et kig ind i en Ferranti Pegasus Mark 1 computer. Foto: Ritzau Scanpix

Computerberegninger blev derefter en integreret del af det strukturelle designarbejde på operahusets tag, og de blev også anvendt i de senere stadier af byggeriet og i fremstillingen af betonelementer.

Estimater over det antal computertimer, der blev brugt på projektet frem til 1962, viser, at det ville have taget ingeniørerne yderligere ti års arbejde, hvis de havde foretaget beregningerne manuelt. I praksis kunne Sydney Opera House simpelthen ikke have været bygget uden hjælp fra computere.

Beviserne på det ekstremt omfattende kalkulationsarbejde befinder sig i dag i Arups arkiver. Projektarkivet om Sydney Opera House indeholder hundredvis af kasser med mapper og dokumenter, der viser både de manuelle og de computerbaserede beregninger fra årene 1958-1963. Arkivet er et vidnesbyrd om den kolossale opgave, som ingeniører og arkitekter blev sat på, da Jørn Utzons berømte tegninger skulle omsættes til praktisk bygningskunst.

Brugen af Pegasus-computere i forbindelse med Sydney Opera House var en af de første gange, computerteknologi blev anvendt på store bygningskonstruktioner – en milepæl i både arkitekturens og ingeniørkunstens historie i det 20. århundrede, hvor computere i dag er blevet en uundværlig del af enhver designproces.

Den 29. januar 1957 modtog Jørn Utzon et kortfattet tele­gram om, at han havde vundet arkitektkonkurrencen om at opføre Sydney Opera House.Foto: Ulf Nilsen/Ritzau Scanpix

Efter færdiggørelsen af projektet med Sydney Opera House fortsatte Arup med at integrere computere i virksomhedens kommende opgaver. Fra midten af 1960’erne anskaffede Arup sine egne computere og etablerede en gruppe af ingeniører, der var dedikeret til at eksperimentere med computerteknologien til en række forskellige designprojekter.

Operahuset i Sydney stod færdigt i 1973 og er i dag Australiens mest populære turistdestination.

Oversat af Ole Hoff-Lund

Hvem var Ove Arup?

Ove Arup (1895-1988) blev født i Newcastle i England som søn af en dansk far og en norsk mor. Han gik på Sorø Akademi og blev siden uddannet ingeniør på Den Polytekniske Læreanstalt i København – det senere DTU. Han giftede sig med Ruth Sørensen i 1925.

I de følgende år arbejdede han som ingeniør for blandt andre Christiani & Nielsen og J. L. Kier & Co. i London, inden han i 1938 stiftede Arup & Arup Limited sammen med sin fætter, Arne Arup.

I 1946 stiftede han Arup & Partners, som i dag er en global ingeniørvirksomhed med base i London og flere end 14.000 ansatte på 92 kontorer i 35 lande.

botMessage_toctoc_comments_9210