Nieuwe vormen die beter functioneren

S sinds de onthulling van Frank Gehry's titanium skinned Guggenheimmuseum Bilbao in 1997 zijn we gewend geraakt aan oogverblindende architecturale statements, of het nu gaat om de complexe geometrie van Herzog & de Meuron's Nationaal Stadion van Peking (ook bekend als het Vogelnest) of in de precaire uitkraging van Zaha Hadid's MAXXI Nationaal Museum in Rome. Als het lijkt alsof er een enorm gecompliceerd systeem wordt gebruikt om deze zwaartekracht tartende bogen, hellingen en bochten te ontwerpen, is dat omdat het zo is. Maar die technologie, bekend als parametrisch modelleren, kan veel meer doen dan de fantastische creaties van Gehry, Hadid en hun soortgenoten mogelijk maken. Parametrisch ontwerp wordt steeds vaker gebruikt, niet alleen om gebouwen visueel aantrekkelijker te maken, maar om bijna elk aspect van hun prestaties nauwkeurig af te stemmen, van akoestiek tot energie-efficiëntie. Het is niet zo'n sexy applicatie, maar het zal veel waardevoller worden voor de architectuur en de manier waarop we leven en werken.

Het Guggenheimmuseum in Bilbao, Spanje.

Parametrische ontwerpsoftware berekent automatisch hoe het veranderen van een parameter van een constructie andere fysieke aspecten zal beïnvloeden. Het is complexer dan de computer-aided design (CAD)-software die sinds de jaren tachtig de industriestandaard is. Die software werkt in wezen als een digitaal potlood; het vereist dat een persoon een muis beweegt om de lijnen op een bouwkundige tekening te manipuleren. De parametrische technologie van vandaag is meer dan alleen een tekentool. Het kan niet alleen een gebouw en veel van zijn attributen in 3D modelleren, maar het kan een model ook onmiddellijk herzien. Als een architect bijvoorbeeld de helling van een dak wil wijzigen, volgen de muren automatisch de herziene daklijn. Zoals Hao Ko, design director bij het architectenbureau Gensler , legt uit, De ontwerper stelt de regels en parameters in, terwijl de computer de iteraties doet. Dit geeft ontwerpers meer flexibiliteit om ontwerpen te verkennen en we kunnen sneller wijzigingen aanbrengen. Het betekent ook dat architecten meer bereid zijn om veranderingen aan te brengen die uiteindelijk een project beter kunnen maken.

Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van september 2013

• Zie de rest van het probleem
• Abonneren

Naarmate de technologie is verbeterd, kunnen parametrische modellen steeds meer invoer accepteren. Architecten kunnen de software gebruiken om te onderzoeken waaruit een gebouw kan worden gemaakt of hoe de natuurlijke verlichting kan worden gemaximaliseerd. Of ze kunnen raamafmetingen en plafondhoogtes virtualiseren en de manier waarop een constructie wordt verwarmd en gekoeld. In elk project zijn er een miljoen mogelijkheden, zegt architect Matthew Pierce van Perkins + Will

Dingen beoordeeld

• Ecotect-analyse en Revit gemaakt door Autodesk

• Neushoorn

  gemaakt door McNeel

  
  
  

• Sprinkhaan

• een plug-in voor Rhino

Phil Bernstein, een architect en vice-president bij de softwaremaker Autodesk , is van mening dat parametrische technologie zal helpen om nieuwe gebouwen ecologisch duurzamer te maken. (Dit is cruciaal, aangezien gebouwen goed zijn voor 40 procent van het wereldwijde energieverbruik en een derde van alle CO2-uitstoot.) De huidige industriestandaard voor energie-efficiëntie is LEED -Leiderschap in Energie en Milieu Design. Architecten die groene voorzieningen gebruiken, zoals droogtetolerante planten en efficiënte verwarmings-, ventilatie- en airconditioningsystemen, kunnen een LEED-certificering aanvragen.

De kenmerkende rondingen in het Olympisch stadion van Peking kwamen voort uit een complexe geometrie die computermodellering vereiste.

Maar critici van deze aanpak wijzen erop dat het moeilijk is om de resultaten te meten. Parametrische technologie kan nauwkeurigere statistieken opleveren. Hoeveel energie heeft een gebouw eigenlijk nodig? Of hoeveel kan het opleveren? Hoeveel water zal het gebruiken? Deze dingen kunnen tijdens het ontwerpproces worden bepaald en snel worden geoptimaliseerd - u kunt het model aanpassen totdat u de resultaten krijgt waarnaar u op zoek bent.

Dat was het geval met het ontwerp van Perkins + Will voor de Bigelow-laboratorium voor oceaanwetenschappen , in East Boothbay, Maine. Het bedrijf gebruikte software genaamd Ecotect Analyse (nu eigendom van Autodesk) om alles te modelleren, van thermische prestaties tot daglichttoetreding - de praktijk van het plaatsen ramen of andere openingen op een zodanige manier dat: natuurlijk licht het interieur betrouwbaar kan verlichten. Terwijl de architecten in een computer aan het ontwerp sleutelden, berekende en analyseerde het eigenschappen als het vloeroppervlak van het gebouw, het volume en de benodigde hoeveelheden materialen. Ze konden de thermische prestaties van verschillende wand-, dak- en raamconstructies simuleren en de prestaties evalueren ten opzichte van de kosten. Ze konden bestuderen hoe verschillende soorten glas zouden presteren - niet alleen in het algemeen, maar ook op de noordoostelijke muur op de exacte locatie van het gebouw, onder omstandigheden die worden gesuggereerd door langdurige weergegevens.

Het MAXXI-Nationaal Museum voor de Kunst van de 21e Eeuw in Rome, Italië.

De voordelen van parametrische technologie kunnen op dezelfde manier worden gezien in Gensler's binnenkort te voltooien Shanghai toren , die met 630 meter de op een na hoogste toren ter wereld en de hoogste in China zal zijn. De draaiende, gebogen vorm was zeker een esthetische keuze, maar door die geometrie in te pluggen in een modelleertool die bekend staat als Sprinkhaan , konden de ontwerpers de vorm aanpassen om de kracht van wind op de gevel te minimaliseren. Zoals Ko uitlegt: als je zo'n hoge toren hebt, bestudeer je de verschillende graden van rotatie. Het zou vervelend zijn als u dit handmatig zou moeten doen. Door rotatie als een van de parameters te gebruiken, kunt u de verschillende iteraties doorlopen om tot de uiteindelijke situatie te komen.

Eigenzinnige onderverdelingen

Voorlopig blijven de meest bekende gebouwde uitdrukkingen van parametrisch ontwerp extreme projecten zoals die gemaakt door Zaha Hadid Architects, een bedrijf dat bekend staat om het vermijden van hoeken, rechte hoeken en bekende typologieën. We zien een vergelijkbare vermijding van hoeken in de verbazingwekkende 19.000 gegoten, met glas versterkte betonstukken en 3.500 op maat gemaakte gebogen glaspanelen die deel uitmaken van het ontwerp van Frank Gehry voor de Louis Vuitton Stichting voor Creatie , een museum van meer dan 100 miljoen dollar dat volgend jaar in Parijs moet worden geopend.

Natuurlijke verlichting was een van de elementen die architecten probeerden te maximaliseren in het Bigelow Laboratory for Ocean Sciences.

Toch beweren veel architecten (en hun klanten) steeds vaker dat gebaar en complexiteit alleen niet genoeg zijn. Dienovereenkomstig krijgt de bouwsector steeds meer kennis over het verbeteren van de functie van een constructie. Afgestudeerden in de architectuur komen aan bij bedrijven die gewapend zijn met expertise in parametrische tools zoals Revit, Grasshopper en Rhino; ze hebben misschien nooit ontworpen zonder de hulp van computers, en parametrische modellering is hun bekend. Onder bouwers, ingenieurs en architecten, de adoptie van geavanceerde digitale tools voor wat bekend staat als modellering van gebouwinformatie steeg van 28 procent in 2007 naar 49 procent in 2009 en 71 procent in 2012.

Enkele van de meest dramatische vormen die met parametrische technologie zijn ontworpen, zijn afkomstig van Frank Gehry, wiens Louis Vuitton Foundation for Creation binnenkort in Parijs wordt geopend.

En hoewel dergelijke technologie nuttig is voor formeel complexe gebouwen, zouden zelfs eenvoudigere vormen ervan kunnen profiteren. Architecten Nataly Gattegno en Jason Kelly Johnson van Future Cities Lab geloven dat parametrisch ontwerp de manier waarop we denken over plattegronden van huizen of rasterpatronen van geplande gemeenschappen kan veranderen. Moeten deze huizen allemaal hetzelfde zijn? vraagt ​​Gattegno. Parametrische modellering zou allerlei mogelijkheden kunnen openen voor wat een huis zou kunnen zijn. In massa geproduceerde woningen zouden minder gemakkelijk te snijden, eigenzinniger en zuiniger en energiezuiniger kunnen worden.

Evenzo zou de technologie de stadsplanning kunnen hervormen. Net zoals het een gedetailleerde weergave van een muur kan maken, kan het een hele buurt modelleren om de optimale grootte en vorm van de verschillende structuren erin te bepalen, zegt Bernstein van Autodesk. Onhandig geschaalde McMansions kan worden heroverwogen efficiënter om te gaan met kavels, bouwmaterialen en energie.

Parametrische modellering kan zelfs rekening houden met menselijke proporties en beweging. Een bedrijf genaamd AnyBody-technologie doet bijvoorbeeld full-body fysieke simulaties voor het ontwerp van cockpits of werkruimtes. Het bedrijf is begonnen samen te werken aan R&D met architecten, zodat een parametrisch model kan worden gebruikt om een ​​lichaam te simuleren dat door een bepaalde ruimte loopt. Uiteindelijk zouden architecten bijvoorbeeld een verpleeghuis kunnen ontwerpen op een manier die de loopafstanden of ergonomie optimaliseert.

Natuurlijk zijn modellen nog steeds louter simulaties. En een ding waar deze modellering niet automatisch rekening mee kan houden - en toch, hoe dan ook - is menselijk gedrag. Bernstein vertelde me dat toen Autodesk zijn LEED-gecertificeerde hoofdkantoor bouwde, de ontwerpers het energie-gemodelleerd hadden in parametrische software, om erachter te komen dat het gebouw 30 procent meer energie verbruikte dan ze hadden verwacht. Waarom? Nadat de lichten om 18.30 uur automatisch uitgingen, hebben schoonmaakploegen ze onder andere weer aangezet en niet meer uitgeschakeld.

Allison Arieff is een contentstrateeg voor SPUR, een denktank voor stedenbouw en beleid in San Francisco, en een bijdragende columnist bij de New York Times.

zich verstoppen