09.06. 2010

Parametrická metoda na evropských školách architektury

Novinky

Práce architekta se v posledních desetiletích výrazně posunula směrem k digitalizaci. Architekt se nezabývá pouze vytvořením fyzického prostředí, do návrhu zahrnuje také organizaci chování a vytváření pravidel určitých prostředí. Zkoumání přírody a světa kolem nás ukazuje, že příroda jako systém disponuje mocí neustále se regenerovat a přetvářet. Proto se náš pohled dnes obrací zpět k přírodě, zkoumá principy jejího fungování a snaží se je použít pro výrobu našich z principu nedokonalých extenzí. Obdobně jako jsou živé organismy odrazem informace obsažené v genech, stávají se budovy odrazem dat obsažených ve skriptu.

Parametrickým navrhováním je dnes nazývána metoda práce, ve které je užito k tvorbě návrhu digitálních technologií a softwaru, který pomocí skriptu generuje možné podoby návrhu na základě vstupních dat. Parametrické navrhování má dynamický a otevřený charakter a v principu je odmítnutím opakování modulového systému. Tento způsob tvorby umožňuje simulovat změny skrze parametry v reálném čase. Díky propojení digitálně vytvořeného informačního modelu budovy s parametrickým řízením projektu je možné zahrnout do procesu návrhu a výroby také vlastnosti materiálů a možnosti výrobních a stavebních procesů. Finální model lze pak jednoduchým způsobem odeslat k výrobě (CNC machines, file to factory).

Vybrali jsme některé studentské projekty, které se snaží odpovídat na různé otázky pomocí parametrického způsobu navrhování. Podstatné pro nás bylo, jakým způsobem studenti používají parametrické metody a jakých dosahují výsledků. Projekt Barotic Interiorities z vídeňské Angewandte se zabývá způsobem, jak navrhout dostatečně komplexní pravidla pro parametrický návrh nábytku. Projekt In-form zkoumá jak z jednoduchých elementárních prvků vytvořit dostatečně komplexní systém pro projekt baru v NY. Jeho cílem je přitom zkombinovat navenek nenápadný box s organickým vnitřním životem, a to v souladu strukturální i estetické složky. Algoritmická věž z londýnské AA pak zkoumá nové možnosti vývoje typologie polyfunkční věže v hustě osídlené Šanghaji. Naproti tomu projekt Pobřežní mlha v Chile řeší nejefektivnější způsoby kolekce a distribuce srážkové vody do pouštních oblastí. Oblast Thames Gateway v Londýně se pak stává urbánní laboratoří pro výzkum komplexních a dynamických modelů pro optimalizaci fungování města. Projekty vzniklé na půdě pražské techniky pak pracují s vnější či vnitřní logikou biosystémů a jejím možným převedením do architektonického návrhu.

Pobřežní mlha v Chile Alberto Fernández, Susana Ortega
Faculty of Architecture and Urbanism, University of Chile, 2008
Projekt Pobřežní mlha, který se v roce 2008 umístil na třetím místě v mezinárodní architektonické soutěži Evolo, je situován do přístavu Huasco v severní části Chile. Přístavní město se v současnosti potýká s nedostatkem vody způsobeným poklesem stavu vody ve stejnojmenné řece. Předpokládá se, že situace se bude zhoršovat, proto je třeba vyvinout novou strategii k získávání vody z alternativních zdrojů. V této oblasti se vyskytuje klimatický jev nazývaný Camanchacas - hustá mlha vznikající u pobřeží nejsušší pouště světa Atacamy. Autorský tým proto navrhuje věž, na jejímž povrchu by došlo ke kondenzaci vodní páry v užitkovou vodu a její následné distribuci do okolí. Projekt navazuje na podobný projekt ve vesnici Chungungo, který byl úspěšný, ale ztroskotal na nedostatku financí.

Komplexní geometrie a parametrické řízení projektu pomáhá dosáhnout optimálního tvaru objektu na základě různého stupně diferenciace geometrie v závislosti na pohybu větru, rychlosti průtoku a kondenzace vody a hustotě látky. Cílem projektu byla především optimalizace ceny a efektivity.
Věž vysoká 400 m by zachytila svým pláštěm 2 - 10 l vody/m2 povrchu. Každá z věží má obsah pláště 10 000 m2, mohla by tedy vyrobit 20 000 - 10 0000 litrů užitkové vody denně. Celá oblast by se tak mohla proměnit z postupující pouště v obyvatelnou krajinu. Otázkou je, jakým způsobem by tento zásah ovlivnil ekosystém na jiných místech planety. K jejímu zodpovězení by zřejmě bylo třeba komplexnější analýzy.

Algoritmická věž Junkai Jian, Jinqi Huang
Architectural Association London, DRL studio
semestrální práce 2008
Soutěž Evolo vznikla v New Yorku v roce 2003 jako společné úsilí skupiny architektů z různých zemí, jejímž cílem je vytvořit platformu k širší diskuzi o architektuře a jejích možnostech v 21. století. Zadáním letošního ročníku bylo navrhnout mrakodrap, který by respektoval historický a sociální kontext, existující urbanistickou strukturu i lidské měřítko a zároveň byl ohleduplný k životnímu prostředí.

Za projektem Algoritmické věže stojí dvojice studentů z londýnské Architecture Association. Jejich záměrem bylo vytvořit takové typologické řešení, jež by budově umožnilo reagovat na rychle se měnící podmínky dnešního asijského města. Jako místo pro svůj objekt si tým vybral hustě osídlenou Šanghaj, která po Expu v roce 2010 očekává další nárůst obyvatel.
Věž je tvořena třemi vertikálami spirálových objemů, jež na sebe reagují, nikdy se však nestřetnou. Každá z nich je složena ze tří hlavních prostor - cirkulačního jádra, veřejných a privátních prostor. Co se funkcí týče, zahrnuje každé podlaží věže část obytnou, administrativní i komerční.
Rozdělení jednotlivých prostor a jejich vzájemná konfigurace je vygenerována algoritmicky na základě vstupních parametrů tvaru, výšky a míry oslunění. Informační model budovy je pak navržen tak, že v továrně lze fyzicky vyrobit jakoukoliv část budovy v libovolném množství. To je možné díky tomu, že se již při tvorbě návrhů počítá s omezením co se týče možností materiálů i výrobních a stavebních procesů.

Annelida Lukáš Kurilla, Fakulta Architektury ČVUT,
ateliér Glass and Freeform Miloše Floriána,
diplomní projekt 2007-08
Diplomní projekt Lukáše Kurilly Annelida je jedním z příkladů dokumentujících tvůrčí přístup v duchu biomimesis při použití parametrické metody navrhování. Inspiračním zdrojem a výchozím bodem autorova návrhu železniční stanice ve Spišské Nové Vsi se stal červ ze kmene kroužkovců (lat. Annelida), jehož typickým znakem je stejnocenné článkování - s výjimkou prvního a posledního mají všechny tělní články shodný vzhled, jejich vnější členění zároveň odpovídá vnitřnímu. Biomorfní forma objektu, který jedním objemem přemosťuje trať a spojuje železnici se stávajícím autobusovým nádražím, Lukášovi pomáhá naplnit ambici vytvořit novou bránu do města, ´landmarkovou ikonu´, jež naznačí potenciál města a vytyčí zónu jeho budoucího rozvoje.
Při navrhování se autor soustředí nejen na výslednou formu, ale i na samotný proces a jeho parametrickou metodu. Tu chápe jako další z cest architektovy kreativity, jako jednu z možností prožívat dobrodružství z vytváření nového. Výsledkem této metody je optimalizovaná, sofistikovaná konstrukce a zároveň působivá výtvarná forma.
Konstrukci objektu definuje Lukáš parametricky v prostředí RhinoScriptu: do čtveřice vodících linek, které si určil jako limity generování dalších prvků, vkládá strukturu, jejíž podoba vzešla z analýz a tvarových možností komponování geometrie pásu. Jde o síť tyčových prvků zavětrovaných výztuží ve tvaru C. Počet členění a hloubka konstrukce je definována parametricky. Ve výztuži jsou instalované LED diody překryté průsvitným pláštěm. Vnější obvod výztuže zároveň tvoří rám pro uchycení výplňové textilie.

Barotic Interiorities Daniel Reist, Christoph Hermann, Alex Karaivanov
Universität für angewandte Kunst Wien, Studio Zahy Hadid
semestrální práce 2008-09
Křivka složená z téměř desítky obrazovek počítačů odděluje kout Alexe, Daniela a Christopha na vídeňské Angewandte. Tématem zimního semestru jsou „Interiorities". Pojem Interiorities můžeme vyložit nejen jako interiér, ale také jako vnitřnosti či vnitřní fungování; přeneseně se také jedná o nitro jedince. V minulých letech se studenti věnovali aplikaci parametrické metody na projekty větších měřítek, v tomto případě však naopak začínali s interiérem nebo detailem - s jednoduchými pravidly či principem, který se stal základem všech dalších postupů. Vzhledem k tématu vnitřního prostoru a jeho pravidel byl vybrán i typicky newyorský pozemek - obdélník v rámci mřížkové struktury města. Programem pro další semestr byl hudební klub. Tento projekt je charakterizován obratem k vnitřnímu prostoru a soustředěním na vytvoření toku pravidel, která se propisují do vnější podoby výsledné budovy.
Základní otázkou, kterou si tým položil, bylo, zda současná tvorba může soutěžit s bohatostí, soudržností a formální organizací svých historických předloh. Další otázky byly vyvolány snahou studentů najít metodu, s jejíž pomocí se lze vyhnout monotónnosti, která může v projektu vzniknout důslednou aplikací určitého principu - např. na základě parametrického výpočtu. Jakým způsobem dosahují interiéry staveb vysokého stupně kvantitativní diferenciace a intenzity v souvislosti se zřetelem na vztah mezi jednotlivými částmi a na vztah mezi částí a celkem? V souladu s gestalt teorií tým studentů analyzoval způsob, jakým vnímáme detail v barokní architektuře.

Brno Centre of Modern Architecture (Architektura hromadné zakázkové výroby - navrhování pravidel) Jaroslav Hulín, Fakulta Architektury ČVUT,
ateliér Glass and Freeform Miloše Floriána,
diplomní projekt 2006-07
Cílem diplomové práce Jaroslava Hulína bylo připravit teoretický základ architektury chytrých staveb pro individuální bydlení. Autor přitom klade důraz na využití možností digitálních technologií nejen v procesu navrhování, ale i v samotné realizaci. Jednou z metod návrhu, jež takový postup umožňuje, je i parametrický design. Jaroslav předvádí možnosti parametricismu (tj. programování architektury) na svém projektu Centra moderní architektury v Brně z let 2004-2005.
Základním zdrojem vstupních parametrů pro algoritmické výpočty konstrukce objektu, jež probíhají v uživatelsky vytvořených systémech příkazů - skriptech, se v tomto případě stal tvar vymodelovaný pomocí animačního softwaru, založený na parametrické diferenciaci devadesáti rámů. Každý z rámů je unikát, k němuž jsou vztaženy všechny ostatní stavební prvky. Topologie rámů se nemění ani při změně jejich jednotlivých tvarů. Autor parametricky definuje i další prvky konstrukce (pruty či tabule skla), tak aby bylo možné z počítačového modelu vygenerovat data pro jejich výrobu. Zásadní přitom je dostatečně obecné zadání skriptů definujících tvar a umístění konstrukčních prvků, neboť lze-li měnit vstupní parametry, je možné změnit celý výsledek.

In-form Jasmina Frincic, Jakub Klaška (VŠUP)
Krisztian Csemy, Universität für angewandte Kunst Wien,
Studio Zahy Hadid, semestrální práce 2008
Jasmina, Jakub a Krisztian se věnovali stejnému zadání jako tým Barotic interiorities - jak vytvořit prostředí, které je orientované do sebe, řídí se vlastní vnitřní logikou, a přitom dobře funguje i navenek. Právě soudržnost mezi vnější a vnitřní formou může být základem jakékoliv prostorové zkušenosti. Tým nejdříve vytvořil prostorovou logiku členění prostoru, která (in-)formuje jednotlivé subsystémy, není však výsledným tvarem. Tektonickému systému byl následně přiřazen objem podle potřeb jednotlivých funkcí.
Vznikla tedy dynamická struktura, která je kostrou i tkání celé budovy. Může se kdykoliv rozvinout, rozprostřít a vytvořit nové otvory či prostory, nebo se naopak zmenšit, zhutnit a stát se nosným systémem. Za pomoci automatizace funkcí výpočtu a optimálního nastavení vztahů mezi jednotlivými parametry mohou být vstupní data měněna dle měnících se požadavků zadavatele až do poslední fáze před realizací, přičemž výsledek těchto změn lze vidět okamžitě. Při tradičním způsobu práce by takový postup byl neúměrně finančně i časově náročný.

Palác umění Praha Nina Hedwic Housková, Fakulta Architektury ČVUT,
ateliér Glass and Freeform Miloše Floriána,
diplomní projekt 2007-08
Nina Hedwic ve svém diplomním projektu z roku 2008 navrhuje palác umění v sousedství pražského Štefánikova mostu. Podobně jako Jaroslav Hulín a Lukáš Kurilla i ona pracuje v průběhu navrhování s parametrickým modelem stavby, když jako primární nástroj designu používá svůj program fungující na základě Voronoi/Delaunay diagramu.
Tento diagram znázorňuje strukturální uspořádání samoorganizujících se systémů v přírodě; v rovině geometrie je pak jednoduchým vztahem dvou bodů v prostoru, tedy úsečkou určenou dvěma body a následnou kolmicí k této úsečce. Program Niny Hedwic však nemá ambici být řešením pouze pro tento specifický případ, ale obecně použitelným nástrojem, který vždy vygeneruje objekt odpovídající danému programu a lokalitě.
Autorka při návrhu paláce postupuje následovně: do výchozího virtuálního prostorového rastru v místě stavby promítá konfiguraci okolí, tak aby odrážel výšku a charakter okolní zástavby. Body takto vzniklého křivkového modelu jí pak slouží jako vstupní hodnoty primárního výpočtu 2D a 3D Voronoi, který generuje výslednou hmotu podobnou soustavě buněk pěnových struktur. Polohu okenních otvorů v plášti Nina určí na základě sekundárního Voronoi výpočtu, pracujícího s hodnotami vzešlými z analýzy místního oslunění, osvětlení a slunečních zisků.
Struktura Voronoi se promítá nejen do tvaru pláště, ale i do prostorového uspořádání nosné konstrukce. Hranami jednotlivých buněk struktury jsou vedeny nosné ocelové tyčové prvky. Tato základní trubková konstrukce je zakotvena do železobetonové základové vany. Na nosnou konstrukci jsou namontovány jednotlivé sendvičové fasádní panely (typu GFK/PCM), do nichž je možno integrovat LED diody (a fasádu 'běžnou' tak proměnit ve fasádu mediální a zároveň v další výstavní plochu); okenní otvory jsou řešeny jako polštáře ETFE fólie.

Lucie Stejskalová, Petr Klíma
________________________________________
________________________________________
Copyright © 2008 - 2009 Fraktální květák. Všechna práva vyhrazena. Projekt Fraktální květák: umění bez měřítek vznikl v akademickém roce 2008/2009 jako práce studentů 2. ročníku navazujícího magisterského studia, oboru Teorie a dějiny designu a nových médií na VŠUP v Praze pod vedením PhDr. Pavly Pečinkové, CSc. Zveřejněný materiál nesmí být použit pro komerční účely bez svolení autorů.

---