Digitálna architektúra

Digitálna technológia ovplyvňuje architektúru v troch úrovniach. Vplýva na možnosti navrhovania, pracovné a organizačné procesy pri projektoch či na formu realizácie architektúry. Používanie digitálnych technológií sa stáva interdisciplinárnou záležitosťou. Digitálne navrhovanie je jednou z nastupujúcich oblastí, ktorá je založená na rozvoji geometrických vzťahov komplexných tvarov. Nosnou myšlienkou týchto prístupov je možnosť pracovať s konkrétnym tvarom alebo formou a študovať viacero alternatív pomocou zmeny premenných či parametrov zadaných architektom. Tieto parametre môžu byť čisté, geometrické alebo odvodené na základe rôznych interpretačných kritérií (štrukturálnych, konštrukčných a pod.)

Liberec je jedno z hlavných centier zimného športu v Českej republike. Leží v údolí Jizerských hôr, ktoré zároveň určujú urbanizmus mesta a jeho tvarovanie. Zadanie súťaže na nové obchodné centrum požadovalo rozsiahly obchodný, kultúrny a športový komplex v areáli bývalej Textilany. Návrh je skôr súčasťou terénu okolitej krajiny, tvoreného skalným masívom, ako časti mesta. Leží pri hraniciach s Nemeckom a Poľskom a má teda potenciál získať medzinárodný význam.

Mal by mať však dvojakú funkciu – mal by slúžiť ako obchodné centrum a zároveň ako tematická atrakcia pre návštevníkov. Jeho výsledná topografia vyplýva z funkčných i environmentálnych aspektov a disponuje geometrickou komplexnosťou, akú zväčša nachádzame v prírodnej krajine. Budova je usporiadaná tak, aby sa všetky tri časti obchodného centra – obchodné centrum, klzisko a zábavné centrum s multikinami – stali súčasťou jednej organizácie.

Úlohou projektanta bolo navrhnúť komplexné riešenie fasád a zasklených svetlíkov. Krátky čas určený na spracovanie štúdie a širší kolektív, kde každý pracoval na svojom segmente, viedli k rozhodnutiu použiť parametrický model. Ten umožňuje prispôsobovať sa i detailnejším informáciám prichádzajúcim od jednotlivých členov tímu. Snahou projektanta bolo vytvoriť topografickú udalosť, zážitok, vytvoriť prostredie v prepojení krajiny a technológie. Dlhá kryštalická fasáda, ktorá prechádza pozdĺž hlavnej komunikácie, bude zahŕňať verejné priestory otvorené do vodnej kaskády.

Fasáda podobná kryštálu, za ktorou je klzisko v hlavnom centrálnom priestore, bola vytvarovaná metódou tvarovej animácie. Táto metóda poskytuje najlepšie predpoklady na zohľadnenie všetkých našich požiadaviek. Podobne ako Bernard Franken pri projekte Dynaform – BMW pavilónu vo Frankfurte nad Mohanom sa zadefinovali všetky dôležité pohyby a limity v rámci územia, ktoré animáciou vytvarovali konštrukciu fasády do požadovanej formy. Bolo možné simulovať, ako bude fasáda cez deň odrážať svetlo podľa jeho uhla dopadu a vytvárať tak hru lesku a odrazov svetla od vodnej hladiny či skalného masívu v noci alebo, naopak, bude v meste svietiť ako kryštál.

Celková vizualizácia obchodného centra s kryštalickou formou fasády

Fasáda bola pôvodne navrhnutá v Maxe prostredníctvom scriptu. Preto sa rozvíjala aj alternatíva modifikovania tejto konštrukcie prostredníctvom generatívneho prístupu k tvarovaniu metódou generatívneho dizajnu. Ide o prístupy, pri ktorých sa počítač použije pri generovaní samotného návrhu alebo jeho častí, na základe čoho môžu vzniknúť riešenia a tvary, ktoré by v nijakom prípade nebolo možné manuálne kresliť. Jedny z najkrajších štruktúr a tvarov nepochybne generuje sama príroda. V tomto prípade ide o vytvorenie určitého agenta vo svojom programe, ktorému sa zadajú podmienky rastu kryštálu konštrukcie. Agent sa, samozrejme, vyhýba všetkým fyzickým prekážkam. Na základe takto zadefinovaných podmienok sa fasádny plášť prispôsobuje pohybu agenta. Umožňuje to vytvárať nekonečné množstvo variantov mutácií dizajnu v závislosti od zadefinovaných podmienok a prekážok, z ktorých si môžeme vybrať finálny tvar.

Fasáda obchodného centra sa následne testovala zadefinovaním geometrie v CATII technikou parametrického dizajnu tak, aby s ňou mohli pracovať súvisiace profesie. Statik a dodávateľ spolu ďalej navrhli optimálne riešenie z hľadiska ceny a kvality detailu. Celá sklenená stena sa v princípe zakladá na jednom parametrickom detaile, ktorý vychádza z 3D geometrie modelu. Táto geometria je základnou geometriou, s ktorou následne pracuje statik a dodávatelia sklenenej fasády. Prostredníctvom meshovacích, resp. rastrovacích programov sa členenie základnej geometrie delí tak, aby zodpovedalo ideálnym rozmerom skla a nosnej oceľovej konštrukcie. Cenu skla v tomto prípade určila optimalizácia výroby, ktorá vychádzala priaznivo pri maximálnych rozmeroch 1,5 × 3 m.
 

Kryštalická fasáda

Koncept fasády sa zakladá na pomerne jednoduchej zostave kriviek, ktoré opisujú vzťah medzi dĺžkou, výškou a hĺbkou, danou hranicou pozemku a požiadavkami klienta. Takto logicky vyvinuté krivky vytvárajú 3D obal geometrického objemu. Geometria, ktorá vznikla, bola následne pretransformovaná tzv. parametrickým priestorovým konštrukčným rastrom. Potom sa topograficky upravila do formy kryštálu. Celú základnú geometriu zadefinovali len osi, pričom vzťahy medzi nimi určili priestorovú konštrukčnú mriežku a vychýlenie oceľových profilov, ktoré nesú sklenené tabule. Všetky osi a ich vzájomné vzťahy sa uchovávajú v databáze.

Získanie priestorovej nosnej konštrukcie a vytvorenie zasklenia a obkladového materiálu zvukovej bariéry vyžadujú napísať program v rôznych jazykoch (MAX-Script, AutoLisp). Ďalšou možnosťou je využiť existujúce programové vybavenie niektorých programov určených pre statikov a konštruktérov, v tomto prípade CATIU. Tento program sa následne pripojí k databáze, ktorá bola vyvinutá na spracovanie dát a vzájomných vzťahov.

V priebehu procesu vývoja návrhu sa od projektanta veľakrát žiadala zmena veľkosti hypermarketu. Hypermarket zastával v návrhu veľmi dôležité miesto predovšetkým preto, že bol priamo spojený s celkovou hmotou budovy, a tým aj s konštrukciou fasády. Kryštalická fasáda bola vytvorená v 3D Max štúdiu a parametricky spojená prostredníctvom File Link Manager s neustále sa meniacim pôdorysom budovy. Takto sa 3D konštrukcia a všetky oceľové detaily automaticky preprogramovávali na veľkosť dĺžky fasády obchodného domu, resp. hypermarketu a upraveného pôdorysu v Autocade.

Od projektu k realizácii

Vývoj a výroba fasády prebehnú v troch hlavných fázach:

• konverziou drôteného modelu a rozdelením všetkých parametrov v databáze,
• konverziou drôteného modelu na oceľovú konštrukciu a generovaním realizačných výkresov konštrukcie pre stavbu,
• konverziou drôteného modelu na sklenené tabuľky s presným určením rozmerov, kódov, špecifických hodnôt a generovaním výrobných výkresov pre dodávateľskú firmu.

Vďaka modelovaniu fasády v CATII možno plne využiť prístup výroby tzv. odoberaním. Strojárenská výroba konštrukcie v tomto programe umožňuje rezať, vŕtať a zvárať priamo z dátovej tabuľky a vyrábať jednotlivé časti bez zásahu človeka. Všetky časti sú očíslované a promptne zostavené najprv v továrni ako model v skutočnej mierke a následne priamo na stavbe. Architektúra a konštrukcia sú takto úzko prepojené od začiatku návrhu až po výrobu a realizáciu.

Pre povrch fasády sa zvolila stratégia triangulácie, ktorá pri veľkých zakrivených plochách vychádza ako najekonomickejšia. Optimalizácia výroby smerovala k deleniu takmer rovnostranných sklenených trojuholníkov na polovicu – na pravouhlé trojuholníky. Dva trojuholníky tak tvoria obdĺžnik 3 × 1,5 m, čo predstavuje rozmer dodávanej sklenenej tabule pred rezaním. Týmto spôsobom sa optimalizuje výroba, ktorá prináša vyššiu efektivitu práce a spotreby materiálu.

V súčasnosti je v príprave projekt na stavebné povolenie. Väčšina obchodných jednotiek vrátane hypermarketu nie je ešte obsadená, čo spôsobuje permanentnú úpravu konštrukcií a fasád, ktorá by pri takto komplexnom tvare nebola možná bez parametrického modelu.
 

Peter Chládek
Vizualizácie: Chapman Taylor

Autor je doktorand na Fakulte architektúry ČVUT v Prahe a pracuje v spoločnosti Chapman Taylor.