Desenul de arhitectură computațională

„Arhitectura a reținut toate marile idei ale rasei umane. Fiecărui simbol religios, fiecărui gând sau cugetări i s-a dedicat câte o pagină în această vastă carte.”

(Victor Hugo)

În momentul istoric actual, arhitectura, păstrându-și rolul de oglindă a societății, încorporează și este încorporată de era informațională, se desfășoară atât înăuntrul, cât și în afara spațiului virtual, înăuntrul spațiului real, precum și în afara lui. Karl Chu afirma că, dacă pentru Corbusier mașina este în grădină (atât mașina de tuns iarba, cât și casa ca mașină de locuit), acum grădina este în mașină (orice lume, inclusiv cea reală, poate fi și este simulată de spațiul virtual), iar arhitectura este și va rămâne construcția unor lumi posibile.

Modul în care fenomenul arhitectural contemporan e marcat de revoluția digitală vine în primul rând prin retehnologizarea profesiei, trecerea la noi metode de lucru. A proiecta aproape exclusiv „pe calculator” a devenit normalul designului de arhitectură. Iar dacă până nu de mult arhitectura computațională propunea utilizarea calculatorului doar ca unealtă pentru desenare, mai nou acesta ia chiar un rol de asistent și ajutor în procesul de concepție și analiză. De asemenea, mediul virtual oferă posibilitatea de a scurtcircuita distanța dintre desen și realitate cu ajutorul fabricației digitale. Așa cum moderniștii se foloseau de ultimele descoperiri în urma revoluției industriale pentru a devia și muta cursul arhitecturii, la fel computația (singura descoperire reală și cu totul nouă a secolului trecut - S. Wolfram) servește azi la definirea unui nou instrument și implicit a unei noi estetici și abordări pentru arhitectură.

Utilizarea calculatorului în generarea de arhitectură se face, în prezent, la diferite niveluri, cu toate că se poate afirma că ultimul deceniu a însemnat trecerea totală înspre folosirea calculatorului la aproape orice proiect arhitectural. În mod evident, modul de lucru și gradul de implicare al digitalului în procesul de creație și producție diferă de la o firmă la alta și de la un proiect la altul. Cele patru modele propuse de James Steele¹ sunt un exercițiu bun în vederea ilustrării unor metode de lucru diferite și atașarea sau corelarea lor cu rezultate finale de produs arhitectural. Astfel, Steele identifică un prim mod unde utilizarea calculatorului se face ca înlocuitor al planșetei. Mare parte din arhitectura contemporană care a fost proiectată pe calculator se încadrează aici. O a doua metodă identificată de Steele se referă la cea în care folosirea metodei tradiționale pe schițe și machete este însoțită de scanarea 3D a acestora din urmă și folosirea mediului digital pentru a detalia proiectul cu mai multă ușurință². Ca o a treia metodă, ar fi vorba de combinarea dintre demersul manual și cel digital. Se introduc prin scanare sau prin alte maniere în spațiul digital schițe sau machete similare cu soluțiile dorite, iar apoi un soft generează soluții suplimentare. Într-o a patra și ultimă metodă propusă, calculatorul nu este o sursă de inspirație, dar arhitectul generează practic unelte (softuri, algoritmi) care la rândul lor produc familii de soluții, dintre care este extrasă (prin diferite metode de selecție) una finală. Calculatorul participă astfel la rezultat nu prin creativitate proprie și nu ca un înlocuitor al arhitectului, ci pur și simplu ca un instrument de ajutor în creație folosit la capacitățile sale maxime.

Designul la diferitele scări ale sale reclamă metode diverse și, prin urmare, familii de softuri cu roluri și funcții variate. Desenul, designul, analiza și reprezentarea acestuia implică uneori unelte specifice. Mai jos sunt prezentate câteva posibilități în materie de unelte digitale valabile și relevante pentru proiectele de arhitectură, urbanism sau design de obiect.

Pe de o parte sunt softurile destinate desenului și modelării geometrice. Este vorba despre aplicații unde se pot modela suprafețe și volume solide tridimensionale și se pot reda proiecții bidimensionale. Sunt foarte relevante în designul de obiect. Le folosește și proiectarea de arhitectură, deși nefiind gândite special pentru acest domeniu ar putea pune probleme de eficiență. În urbanism sunt folosite și eficiente atunci când aplicația oferă posibilitatea georeferențierii și, uneori, a analizelor de mediu.

Istoria sistemelor CAD arată că majoritatea softurilor apărute și folosite în arhitectură sunt împrumutate altor domenii (construcții de automobile, aeronautică, proiectare de instalații electrice etc.), cu excepția pachetelor de tip BIM care sunt destinate special arhitecturii. Acestea se bazează pe programarea orientată obiect și facilitează mult procesul de lucru pentru proiectul arhitectural. Majoritatea sistemelor BIM sunt greoaie și scumpe din punctul de vedere al timpului pentru a fi folosite în designul de obiect, pe când pentru urbanism pot fi folosite cu succes, dar nu prezintă neapărat cele mai eficiente soluții ca raport timp de modelare-spațiu de memorie.

Randarea înlocuiește desenul perspectivelor la mână liberă și este relevantă și folosită la toate scările proiectului de arhitectură. Softurile destinate randărilor sunt aplicații ce reproduc virtual efectele mediului real de la materiale, texturi, lumini aplicate și reflectate pe volume sau suprafețe³.

Necesitatea ordonării informației sub formă de text și imagine aduce în scenă aplicații speciale sau vine sub formă de opțiuni (layout) în pachete integrate. Sunt destinate, în general, prezentărilor digitale sau printării pe suprafețe plane. În arhitectură se folosesc pentru editarea unor planuri sau postprocesare de randări. Unele tehnici arhitecturale folosesc aplicații de acest gen pentru a înlocui modelarea tridimensională (tehnica fotocolajului).

Animația este o succesiune de imagini statice (randări) și își are originile în producția de film. Odată cu începerea folosirii animației în proiectul de arhitectură sau design (în ’98, Greg Lynn scria Animate Form) se introduce o a patra dimensiune, cea a timpului, iar desenul de arhitectură nu mai trebuie să fie static, poate simula evoluția asemeni unui sistem natural. Atunci când designul nu mai este static, ci evolutiv și dinamic, el își pierde acea calitate ce o avea arhitectura clasică sau modernă de pietrificare a unei soluții.

Softurile pentru analiză de mediu și calcul termotehnic, al necesarului energetic al clădirii, precum și a orientării optime, direcțiilor predominante de vânt și curenți de aer au devenit din ce în ce mai populare odată cu presiunea de a răspunde unor nevoi de sustenabilitate și economie. La fel, pot veni ca pachete individuale ce primesc fișiere importate sau înglobate în alte softuri⁴. Acestea sunt extrem de utile în proiectele de urbanism și de arhitectură, dar mai puțin importante de obicei pentru designul de obiect. (...)

Citiți textul integral în numărul 1 / 2014 al Revistei Arhitectura

NOTE:

1 Steele, James - Architecture and computers: action and reaction in the digital design revolution, Laurence King Publishing; Londra; 2001; p. 65.

2 Aici, probabil, cel mai bun exemplu este munca lui Frank Gehry, în special cea din prima sa etapă de creație.

3 Aplicațiile destinate randărilor sunt incluse în mai toate aplicațiile de tip CAD cu modelare NURBs, solidă sau BIM. V-ray, spre exemplu, este un motor de randare căutat în mod special, acesta poate fi încorporat în majoritatea aplicațiilor destinate designului de la 3dMax la Revit, Maya, Rhino sau Blender, dar aceste motoare pot exista și ca aplicații separate unde utilizatorul importă o modelare din alt soft pentru randare (Maxwell, Artlantis).

4 Două exemple des folosite ar fi Ecotect și Project Vasari de la Autodesk, ambele open-source și care vin ca aplicații independente. Ecotect poate fi conectat în Grasshopper.

Foto: Randare Evoto - proiect în cadrul studioului de fabricație digitală în cadru IAAC

echipa: Urte Naujekaide, Joseph Galea, Anca Horvath, tutori: Tomas Diez, Edouard Cabay

Evoto este un proiect exercițiu care încearcă modelarea matematică digitală în ideea de a crea un turn format din toate proiectele studioului. Punctele inferioare, cele superioare, regula de la lucra în sens trigonometric, precum și cilindrul central sunt datumurile temei.

Echipa: Urte Naujekaide, Joe Galea, Anca Horvath

Îndrumători: Edouard Cabay, Thomas Diaz

Tehnologie: imprimare tridimensională

Timp manufacturare: 90 min.

Volum = 119.853,468(+/-0,0001) mm cubici

Pasul 1: Conectarea punctelor de jos cu cele de sus în sens trigonometric, aceste puncte sunt constrângeri ale temei de proiectare (ca în schema alăturată),

Pasul 2: Se generază sinusoide între aceste puncte. Pentru fiecare sinusoidă, există parametri care controlează (a)amplitudinea curbei, (b) numărul de iterații și (c) unghiul de rotație.

Pasul 3: Între sinusoide se generează suprafețe minimale.

Pasul 4: Parametrii (sliderele/variabilele) geometriei sunt apoi introduse ca valori genom într-un algoritm evoluționar (Galapagos, Grasshopper). Funcția de fitness este aria suprafeței minime dintre sinusoide. Algoritmul încearcă să minimizeze această arie modificând variabilele între limitele ce le definesc domeniile de numere aferente. Soluția aleasă a fost una dintre cele câteva sute date de algoritmul evoluționar, s-a luat în considerare atât factorul de eficiență, cât și estetica.

Pasul 5: Ultimul pas s-a constituit în a lega sinusoidele și suprafețele minimale generate de miezul cilindrului central (precondiție a temei de proiectare). C1 și C2 (cercurile ce definesc cilindrul central) au fost subdivizate în 8 părți egale și s-au trasat 8 linii ce divid cilindrul. Fiecare sinusoidă este apoi legată de cea mai apropiată linie de pe cilindru. Între fiecare dintre aceste perechi se generează din nou o suprafață minimală, iar pe aceasta se aplică o textură hexagonală cu vârfuri rotunjite. Liniile ce definesc suprafața hexagonală, precum și cele ce definesc sinusoidele trec apoi prin funcția pipe (se creează o țeavă de un anumit diametru de-a lungul curbelor). Diametrele țevilor iau în considerare materialul din care urmează ca turnul să fie printat, diametrul minim ce să permite rezistență a fost de 0,6 mm.