The fabric formwork book : methods for building new architectural and structural forms in concrete

318 Pages·2017·367.5 MB·English

by  West

The Fabric Formwork Book
Concrete is the most used man-made material in the world and is the fundamental physical medium for most of the world’s
architecture and construction. The character of concrete is largely the product of the rigid moulds that have shaped it
since its invention in antiquity. The advent of flexible moulds, however, marks a radical break from conventional practice 
– and conventional concrete architecture. The Fabric Formwork Book provides the first comprehensive handbook on the 
emerging technology of flexible moulds for reinforced concrete architecture.
Written by the foremost expert in the field, this book takes a comprehensive and generous approach that includes 
technical, historical and theoretical aspects of the subject. The book:
•  concentrates on simple flat-sheet formworks 
•  contains detailed technical descriptions of how to construct a wide range of formworks for various applications 
•  features case studies from around the world 
•  critiques the difficulties and advantages in each case it covers 
•  provides instruction and guidance on how to model and design fabric-formed structures 
•  includes the most comprehensive history of fabric formwork yet published 
•  f eatures essays from guest expert authors, which explore the theoretical, historical, and poetic significance of flexibly 
formed architecture and structures
•  discusses fabric formwork as an exemplary approach to sustainable construction through its simplicity and efficiency.
Beautifully designed and illustrated with a superb range of images, diagrams and technical drawings, the book both 
informs and inspires. Speaking directly and plainly to professionals, students and academics, the language used is both 
clear and precise, and care is taken to avoid opaque technical or academic jargon. Technical terms, when used, are clearly 
described and a special glossary is included to make the book as widely accessible as possible.
Mark West is an artist, builder, professor of architecture, and inventor of numerous flexible mould techniques for concrete 
construction. He was the founding Director of the Centre for Architectural Structures and Technology (CAST) at the
University of Manitoba, and is currently a visiting professor at the Massachusetts Institute of Technology, as well as 
teaching at other schools of architecture and engineering internationally.
www.routledge.com/9780415748865
WEST (Fabric Formwork Book) PRINT.indd 1 06/09/2016 15:40
“Fabric Formwork inspires us to seek poetry in the practical. With this beautiful book, Mark West demonstrates an 
original, magical, and sustainable approach to shaping one of the world’s oldest man-made building materials.  He and 
his co-authors offer an encyclopedic introduction to the counterintuitive, yet persuasively sensible, use of fabric to shape 
concrete.”
Kim Tanzer, FAIA, Professor Emerita of Architecture, University of Virginia
“With research becoming central to many emerging architectural practices, Mark West represents one of the few 
academics with decades of accomplished work bridging design with material sciences. The Fabric Formwork Book
radicalizes our conception of what architecture can become.”
Nader Tehrani, Principal of NADAAA, and Dean of the Irwin S. Chanin School of Architecture
WEST (Fabric Formwork Book) PRINT.indd 2 06/09/2016 15:40
The Fabric Formwork Book
Methods for Building New
Architectural and Structural
Forms in Concrete

Mark West
WEST (Fabric Formwork Book) PRINT.indd 3 06/09/2016 15:40
First published 2017
by Routledge
2 Park Square, Milton Park, Abingdon, Oxon 
OX14 4RN
and by Routledge
711 Third Avenue, New York, NY 10017
Routledge is an imprint of the Taylor & Francis
Group, an informa business
© 2017 Mark West
The right of Mark West to be identified as 
author of this work has been asserted by him 
in accordance with sections 77 and 78 of the
Copyright, Designs and Patents Act 1988.
All rights reserved. No part of this book may 
be reprinted or reproduced or utilised in any 
form or by any electronic, mechanical, or other 
means, now known or hereafter invented, 
including photocopying and recording, or in any 
information storage or retrieval system, without 
permission in writing from the publishers.
Trademark notice: Product or corporate names 
may be trademarks or registered trademarks, 
and are used only for identification and 
explanation without intent to infringe.
British Library Cataloguing-in-Publication Data
A catalogue record for this book is available 
from the British Library
Library of Congress Cataloging-in-Publication
Data
Names: West, Mark, 1953- author.
Title: The fabric formwork book : methods for 
building new architectural and structural forms 
in concrete / Mark West.
Description: New York : Routledge, 2016. | 
Includes bibliographical 
references and index.
Identifiers: LCCN 2015039813| ISBN 
9780415748858 (hardback : alk. paper) | ISBN 
9780415748865 (pbk. : alk. paper) | ISBN 
9781315675022 (ebook)
Subjects: LCSH: Concrete construction--
Formwork.
Classification: LCC TA682.44 .W47 2016 | DDC 
624.1/834--dc23
LC record available at http://lccn.loc.
gov/2015039813
ISBN: 978-0-415-74885-8 (hbk)
ISBN: 978-0-415-74886-5 (pbk)
ISBN: 978-1-315-67502-2 (ebk)
Typeset in Helvetica Neue by  
Servis Filmsetting Ltd, Stockport
WEST (Fabric Formwork Book) PRINT.indd 4 06/09/2016 15:40
To Nada for everything
WEST (Fabric Formwork Book) PRINT.indd 5 06/09/2016 15:40
Contents
ACKNOWLEDGEMENTS   IX PART 2 CONSTRUCTION 48
THE AUTHOR   XI  INTRODUCTION  49
How the content is organized 49
CONTRIBUTING AUTHORS   XII 
Flat-sheet moulds  49
PHOTO AND ILLUSTRATION CREDITS   XIV Models 49
Subtly different skills  49
INTRODUCTION  XIX
How to use this book  XX
CHAPTER 4  TEXTILES  51

PART 1 ABOUT FLEXIBLE FORMWORKS 1 The basics  52
General considerations  52
CHAPTER 1 ON FLEXIBILITY  3 Material behavior (mechanical properties)  52
Textile structure  53
Control 4
Woven textiles  53
New language of form 11
Deformation “on the bias”  53
Knit textiles  54
CHAPTER 2   THE HISTORY OF  17 Non-wovens 54
FABRIC FORMWORK Plastic films  54
Diederik Veenendaal Coated and uncoated textiles  54
Preferred formwork fabric types   54
The inventions of the fabric-formed floor  18
(woven polyethylene (PE) and polypropylene 
The wider potential of fabric formwork  20
(PP) fabrics)
The Ctesiphon system and its legacy  22
On the robustness of flexible moulds  55
Shell structures and the cost of formwork  24
Polyethylene (PE) vs. polypropylene (PP)  56
Architectural expression  28
Coated vs. uncoated PP and PE textiles  56
Marine and geotechnical applications  30
Uncoated (permeable) PP and PE fabrics –   56
of fabric formworks
filtering fabric mould-walls
Contemporary fabric-formed architecture  33
Coated PE or PP textiles  59
Conclusions  34
Differences in handling coated or  60
uncoated fabrics 
CHAPTER 3   STRUCTURAL INTELLIGENCE  39 Finally  60
IN FLEXIBLE MATERIALS Fabric handling  60
Edward Allen, John Ochsendorf, and Mark West Slack-sheet moulds  61
Creases 61
Funicular forms  40
Thermo-forming 61
Flow of forces in solids  41
Push-buckles  61
Following curved force flows in fabric-formed  44
Energized (tensioned) formwork sheets  61
structures
Stress and stress distribution  61
Pressurized membranes – a co-incidence  45
Pre-tensioning  62
of skins
Pull-buckles  63
Box: Materials Savings in Flexible Fabric Moulds  46 
Pull-buckles and pre-tensioning from impactos 63

Sewing 64

Sewing PP or PE fabrics  64
Sewing stretch-knit fabrics  64
Cutting, marking, and drawing on fabrics  64
Handling fabric at joints and connections  64
vi Fabric Formwork
WEST (Fabric Formwork Book) PRINT.indd 6 06/09/2016 15:40
CHAPTER 5  CONCRETE  65 Pressed edges  108
Foam rubber edge-frame  109
Concrete’s constituent parts – mix designs  66
Cut fabric edges  109
General considerations   66
Matched jaws  109
Admixtures  67
Scaffolding strategies  110
Water–cement ratio 67
Strong-backs  111
Concrete shrinkage  67
Spaced tables  112
Concrete slump and plasticity 67
“Loose” supports  113
Self-compacting concrete (SCC) 67
Reinforcing  115
Vibration/compaction  67
Rebar connections  115
Fiber reinforced concrete (FRC)  67
Special considerations: rebar tie-wire  117
Ultra high performance concrete (UHPC)  68
Special considerations when placing 68
concrete in flexible moulds CHAPTER 7  TIPS & TRICKS  119
Aggregate size and shape 68
Water tests  120
Sequential lifts 68
Welding burns  122
Pour rate  68
Drawing on plastic fabrics  122
Special considerations with permeable  68
Captured fabric  122
fabric moulds
Undercut or “keyed” rigidified fabric moulds  124
Finally  68
Cutting, and finishing plastic rope  125
Cutting plastic fabrics  126
CHAPTER 6  CONNECTIONS  70 Heat-setting thermoplastic sheets  127
Mark West and Ronnie Araya Air bubbles (bug holes)  128
Fitting rigid frames to fabric-formed  129
General considerations  71
concrete surfaces
Stress distribution  71
Rope tricks for mechanical advantage  130
Fabric-to-fabric connections  72
in pre-tensioning
Fabric-to-fabric “jointless” connections  73
Complex surface geometry made simple  134
Fabric-to-fabric heat-welding  74
On shaping impactos  134
Fabric-to-fabric sewing  74
A note on tape  134
Fabric-to-fabric spline connections  77
Flexible mould edges  134
Fabric-to-fabric lacing and laced splines  78
External vibration  134
Rolled-and-tied closures  83
A note on filling permeable moulds  135
Fabric-to-fabric plastic “zip-ties”  84
On filling coated-fabric moulds  135
Fabric-to-fabric pinning  84
External manipulations of a pressurized   135
Fabric-to-fabric clamping  85
mould
Fabric-to-frame connections  86
Fragility of recently set concrete in flexible 
Fabric-to-frame clamp or pressure plates  86
moulds  135
Fabric-to-frame stapling  88
On the robustness of flexible moulds:  135
Fabric-to-frame clamping  90
repair during casting
Fabric-to-frame screwing/pinning  90
Other connections  92
Free pull-points  93 CHAPTER 8  C  AST-IN-PLACE COLUMN   136
Impactos  94 MOULDS 
Wrapped ball  96
Box: Pressure and Fabric-Tension in a Column   137
Pre-stress with a threaded rod  96
Mould
Stencil frames 97
Commercially available column moulds   138
Form-ties  98
Custom-made column moulds 140
Voids and openings (block-outs)  100
Multiple strong-back moulds  142
“Jointless” edge connections  102
Asymmetry in tension membrane moulds  143
Binding ties 105
Bulge-wall columns 145
Sequential casts 105
Liner + jacket methods  146
Other sequential pours  107
Stretch-knit fabrics in column moulds   150
Edge-frame connections against curved  108
Vertical pre-tensioning  150
fabric sheets
Contents vii
WEST (Fabric Formwork Book) PRINT.indd 7 06/09/2016 15:40
Column capitals  152 Column-to-beam branching shapes  258
A note on column reinforcing 155 Excess fabric at branching joints  260
Horizontal, branching, open trough moulds  263
Pre-tensioned branching shapes  273
CHAPTER 9  CAST-IN-PLACE WALL MOULDS  156
Truss moulds  274
“Quilt-point” method 157 Summation: Construction With Fabric   281
Frame-restraint method  162   Formworks 
Zero-waste wall formwork  164 Advantages of fabric formworks  281
Bulge-wall method 166 Advantages of flat-sheet formworks  281
Disadvantages of fabric formworks  281
Disadvantages of flat-sheet formworks  281
CHAPTER 10  OPEN TROUGH MOULDS  169 CODA  282
Foundation formworks  170 REFERENCES  283
“Fast-Foot”  170
Strip footings and step footings 171 PATENTS  287
Variable-section open trough moulds  172
GLOSSARY  289
Variable-section pre-cast columns  173
Other variable-section moulds  174 INDEX  296
Elastica curves  178
Open trough moulds for tilt-up walls  181
and facades
Open trough moulds for variable-section   184
beams 
Longitudinal pre-tensioning 189
Variable-section open trough moulds –  190
keel method 
CHAPTER 11  NON-PRESSURIZED MOULDS   193
Mark West and Ronnie Araya
Open pan fabric formworks  194
Drumhead open pan formworks  195
Direct casts and inverted casts 196
Box: Vibrating Concrete in Permeable, 
Open Pan Moulds  198
Slack-sheet open pan moulds  199
Wrinkled sheets  205
Spray-foam-backed moulds  211
Rigidified fabric moulds  212
Hanging sheet moulds  220
Horizontal hanging sheet moulds  220
Vertical hanging curtain moulds  228
Box: Funicular Vaults and Thin-Shells; 
Double Curvature in Shells  236
Inverted hanging sheet moulds and   237
structural shells
Direct-cast thin-shell vaults  246
CHAPTER 12  250
TRUSS AND BRANCHING FORMS
Naturally formed branching shapes  251
Stencil frames as guides for branching   252
shapes
viii Fabric Formwork
WEST (Fabric Formwork Book) PRINT.indd 8 06/09/2016 15:40
Acknowledgements
This book contains the work of many people. There are, of course, the chapter authors, or co-authors, to whom I am 
deeply grateful for the time and dedication they have given to their contributions. Others are acknowledged in the text 
throughout the book, but all told, there are far too many to be named. These include the many students of architecture and 
engineering who have worked with me over the past quarter century, building, playing, designing and testing many of the 
techniques contained here.
I must acknowledge, in particular, the research assistants and thesis students who worked with me at the Centre for 
Architectural Structures and Technology (CAST) at the University of Manitoba. These include (in alphabetical order): 
William Alston; Steven Berry; Ken Borton; Chad Connery; Jordy Craddock; Steven Faust; Mojtaba Hosseini; Michael 
Johnson; Jeff Machnicki; Aleksandr Olivson; Neil Prakash; Jason Robins; Joshua Rudd; Kerri West; Jiameng Zeng.
Special thanks go to CAST Research Assistants Aleksandra Chomik; Leif Friggstad; Fariborz Hashemian; Aynslee Hurdal; 
Kyle Martens; Sean Sinclair; and Chris Weibe, who, at one time or another, each held the metaphoric and physical key to 
CAST.
Thanks to David Witty, Ian MacDonald, Nat Chard and Frank Fantauzzi, who supported my work at the University of 
Manitoba – and especially to Faye Hellner. I owe you more than I can say. 
Many of the techniques included in this book were developed with financial support from the Social Sciences and 
Humanities Research Council of Canada (SSHRC), the Canada Foundation for Innovation (CFI) and the Canada Council for 
the Arts. Support for technical and engineering research was provided by the Natural Science and Engineering Research 
Council of Canada (NSERC) and the Cement Association of Canada (CAC).
Crucial supported has also been provided by the many construction companies who helped build the CAST Laboratory, 
which has contributed so much to the advancement of this field. Smith Carter Architects, and the Canadian Precast 
Concrete Institute (CPCI) Manitoba Chapter have given crucial support as well. In particular, I would like to thank 
Andy Dutfield, Peter Schuster and Gerry de Roquigny of the Lafarge Building Materials Group, Winnipeg, MB for their 
extraordinary support over many years.
Also thanks to PGI Fabrene Inc. on the fabric side, and Ball Consulting on the GFRC side. 
Anne-Mette Manelius helped get the book started. Shuji Suzumori and Bill Galloway made my communication with Kenzo 
Unno possible. 
Finally, I thank Natalija Subotincic. Her support, in every imaginable way, has made this book possible.
Acknowledgements ix
WEST (Fabric Formwork Book) PRINT.indd 9 06/09/2016 15:40