Rozważania projektanta

Koncepcja Centrum Kultury i Dziedzictwa Juma Al-Majid w Dubaju (Zjednoczone Emiraty Arabskie) stanowiła przedmiot międzynarodowego konkursu architektonicznego zorganizowanego w zeszłym roku przez UNESCO. W rywalizacji tej, ograniczonej do sześciu zespołów, brał również udział polski zespół architektów w składzie: Krzysztof Bojanowski, Piotr Lewicki, Kazimierz Łatak.

Koncepcja Centrum Kultury i Dziedzictwa Juma Al-Majid w Dubaju (Zjednoczone Emiraty Arabskie) stanowiła przedmiot międzynarodowego konkursu architektonicznego zorganizowanego w zeszłym roku przez UNESCO. W rywalizacji tej, ograniczonej do sześciu zespołów, brał również udział polski zespół architektów w składzie: Krzysztof Bojanowski, Piotr Lewicki, Kazimierz Łatak.

Czy do pracy projektowej zaangażować komputery - oto dylemat, jaki szybko pojawił się w dyskusji między projektantami. Początkowo przeważyło przekonanie o wciąż rosnącym popycie na hand-made i ładne, "żywe" rysunki odręczne.

Aby dokładniej przybliżyć sposób i przebieg kształtowania budynku, a właściwie tylko jego dachu wypada przedstawić poszczególne fazy powstawania koncepcji obiektu, kontekstu i przesłanek kierujących autorami.

Projektowany budynek położony jest na przedmieściach Dubaju, na płaskiej i piaszczystej działce o powierzchni ok. 5 hektarów. Odpowiedzią na lokalizację tak charakterystyczną dla arabskiego kręgu kulturowego (brak tradycyjnego kontekstu urbanistycznego) jest "pomnikowe" ustawienie budynku - w poprzek działki, jakby na przekór jej kształtowi i granicom. Na program budynku o łącznej powierzchni użytkowej ok. 25 tys. m2 składa się głównie biblioteka wraz z programem towarzyszącym. Pozycją najistotniejszą programu jest sala czytelni głównej. Ulokowanie jej na ostatnim piętrze, otwarcie niczym loggii miejskiej na sąsiadujące ogrody i daleką panoramę miasta, ukształtowanie w formie przestrzeni otwartej przekrytej drewnianym przestrzennym dachem stanowi najbardziej charakterystyczny rys projektowanego budynku.

Przechodzimy na komputer

Kształt dachu zainspirowany został przez tradycyjne wzorce (archetypy) arabskich kopuł, drewnianych sklepień i stropów. Porównywany niekiedy do łodzi unoszącej się nad koronami gęsto posadzonych palm, rodzący się wpierw w umysłach, rychło został przeniesiony na papier. Zaproponowane krzywizny dachu wynikały z ogólnej koncepcji budynku i jego relacji z otoczeniem. Z jednej strony jego rozciągnięcie w poprzek całej działki, z drugiej zaś otwarcie czytelni na leżące po jej obu stronach projektowane ogrody dały finalny kształt przekrycia (przegrody). Należy podkreślić, że miało ono również stanowić naturalną ochronę przed słońcem i temperaturą tak uciążliwymi w tej szerokości geograficznej.

Wkrótce po pierwszych szkicach i określeniu wytycznych określających ramy poszukiwań stało się oczywiste, że dla podjęcia dalszych kroków definiowania formy dachu nieodzowne było bardziej złożone narzędzie niż deska kreślarska i ołówki. Do pracy wykorzystano AutoCAD r.11 i 12 w angielskiej wersji językowej oraz program ROBOT V6. Pragnę podkreślić, że każdy z nas - członków zespołu autorskiego będąc użytkownikiem komputerów osobistych nie jest specjalistą w dziedzinie komputerowego wspomagania projektowania.

Pierwsze kroki modelowania odbywały się na płaszczyźnie. Po określeniu przybliżonych wymiarów korpusu budynku (ok. 138x 38x19 m) i jego modułu konstrukcyjnego (9,60x9,60x3,30 m) powstał przekrój poprzeczny i podłużny oraz rzut poziomy przekrycia określające jego geometrię. Następnym - trudniejszym z technicznego punktu widzenia - ruchem było zbudowanie drutowego (wireframe) modelu przestrzennego, dla jego sprawdzenia w trzech wymiarach. Korzystając ze standardowych komend AutoCADa udało się to osiągnąć w niedługim czasie. Model drutowy oznacza w tym wypadku tylko osie poszczególnych elementów (nie krawędzie ich ścian).

Jako architektów nie zadowalał nas rzecz jasna ten drutowy obraz konstrukcji przekrycia. Ale w jaki sposób zamienić abstrakcyjne odcinki na słupki i belki o zadanej grubości?

Zaawansowanie modelowania

Zwróciliśmy się z prośbą o pomoc do kolegi znającego AutoCAD o wiele lepiej niż my. Napisane przez niego makroinstrukcje w języku LISP pozwoliły w sposób pół-automatyczny na utworzenie płaszczyzn budujących poszczególne pręty struktury. Po dwóch sekwencjach budowania elementów konstrukcji (w przekroju poprzecznym i podłużnym) powstała makieta połowy - wzdłuż jedynej osi symetrii - dachu. Po dodaniu jej ekranów przeciwsłonecznych i podwojeniu (mirror) makieta była gotowa. W programie ROBOT istnieje opcja umożliwiająca nadawanie profili poszczególnym prętom konstrukcji. Pozwala ona nawet oglądanie tak utworzonej struktury z ukryciem linii niewidocznych. Niestety tworząc profil o długości równej jego osi, nie rozwiązuje ona węzłów i połączeń. Na dodatek w trakcie eksportu do AutoCADa (dxf) z profili pozostają tylko krawędzie, a tym samym elementy konstrukcji stają się "przezroczyste".

Utworzony model dachu składa się z blisko 7 tys. entycji (detali typu 3dface lub polyline) o łącznej objętości ok. 1.3 MB. Ze względu na oszczędne gospodarowanie pamięcią nie skorzystano w ogóle z modułu AutoCAD Advanced Modelling Extension (AME).

Dla sprawdzenia przyjętych przekrojów elementów model drutowy został poddany analizie statycznej. Skorzystano z programu ROBOT V6, obliczającego dowolne konstrukcje przestrzenne i płaskie Metodą Elementów Skończonych (MES). Wypada dodać, że w związku z warunkami lokalnymi (brak wiatru, obciążeń sejsmicznych, znikome opady atmosferyczne) jedynym obciążeniem, jakiemu poddana była struktura był ciężar własny, co pozwoliło na dość swobodne operowanie gabarytami konstrukcji.

Dla wykorzystania tak zbudowanego dachu w płaskich rysunkach, które miały zostać przedstawione (całość opracowania projektu w skalach 1:500 i 1:200) wygenerowano potrzebne ujęcia (widoki z góry i czterech stron, przekroje podłużny i poprzeczny) by następnie poddać "spłaszczeniu" poprzez zapisanie w formacie DXB. Wystarczyło już tylko powiększyć otrzymane płaskie reprezentacje dachu, które utraciły swą pierwotną skalę w momencie zapisu binarnego i... dokonać korekty błędów charakterystycznych dla formatu DXB (niedokładności, pokrywanie się wielu linii i składanie łuków z dużej ilości odcinków prostych).

Po włożeniu tak przygotowanych rzutów do poszczególnych rysunków całości budynku, dach został poddany dalszej obróbce projektowej i graficznej. Na tym etapie zdefiniowano m.in. sposób podparcia dachu, poprowadzenie przewodów nawiewu i wywiewu klimatyzacji czy sposób na wymknięcie przestrzeni czytelni od świata zewnętrznego - oczywiście w fazie koncepcji.

Osobnym zagadnieniem było zbudowanie makiety przestrzennej całego budynku. Było to zadanie pracochłonne i operujące dużymi objętościami pamięci RAM. Ostatecznie zdecydowano się na wybór ujęcia i budowa makiety została ograniczona do elementów w nim widocznych.

Czy komputer sprawdził się?

Rzeczywistym sukcesem okazało się budowanie przestrzennej makiety struktury dachu. Niezaprzeczalnym pozostaje fakt, iż zaprojektowanie podobnej konstrukcji wyłącznie za pomocą rysunków płaskich byłoby niemożliwe, a sporządzenie podobnego modelu metodą tradycyjną o wiele bardziej skomplikowane. Każda korekta natomiast czy cofnięcie się o krok do tyłu pociągałoby za sobą konieczność budowy nowej makiety. Mimo, że i w programie AutoCAD możliwości modelowania są ograniczone, stanowił on ogromne ułatwienie. Szansa zintegrowania sił dla opracowania projektu w jednym środowisku w miejsce osobnej pracy nad rysunkami i osobnego mozolnego wycinania makiety, wymiana danych między różnymi programami (AutoCAD, AutoShade, ROBOT) to największe plusy współpracy z komputerem.

To co uwidocznione było dzięki otrzymanej konstrukcji i to co mogliśmy zobaczyć poruszając "kamerą" i "celem" pomogło nam parokrotnie w podjęciu decyzji projektowej. Dzięki temu wybraliśmy umiejscowienie wypełnienia struktury, dokonaliśmy dlań wyboru materiału i sposobu podziału głównego modułu konstrukcji na elementy składowe dachu.

Z drugiej strony, abstrahując od rosnącego popytu na plansze wykonane ręcznie, użycie komputerów pozwoliło na sprawne opracowanie wymaganych rysunków przez skromny ilościowo zespół i wydrukowanie ich na ploterze (atramentowym, formatu A0). Pole do popisu komputera było tym większe, że budynek cechuje się znacznym stopniem powtarzalności (konstrukcja szkieletowa, piony komunikacyjne, półki magazynów) i regularności.

I tak, i nie

Pomimo dystansu czasowego, jaki dzieli nas od opisywanego procesu (praca została wysłana w połowie listopada ub.r.) wciąż pozostają żywe chwile bezsilności jakie utrudniały pracę, a często - zwłaszcza w końcowej fazie projektowania - wręcz ją uniemożliwiały. Sytuacje, w których moc obliczeniowa komputerów (486DX33/256 8MB RAM) nie wystarcza, aby proces projektowy biegł nieprzerwanie, zamiast ułatwiać, dezorganizują pracę. Najpoważniejszym problemem, jaki należy tu wymienić jest wielkość zbiorów i wiążące się z nią możliwości ich obrabiania. Ostateczna plansza zawierająca następujące rysunki: perspektywa całości budynku, trzy ujęcia perspektywiczne dachu, sytuacja i dwie elewacje panoramiczne dają łącznie plik o porażającej wielkości ponad 5.5 MB. Również rozbicie jej na kilka zbiorów i korzystanie z tzw. rysunków referencyjnych niewiele przyspiesza pracę. Suma trzech pozostałych arkuszy, jakie składały się na komplet opracowania wynosi niemal drugie tyle. Ładowanie tych zbiorów do pamięci, ich obróbka, regeneracja ekranu czy przetwarzanie na język plotera trwają zbyt długo. Rezygnacja z jakości i komfortu pracy poprzez ratowanie się obniżaniem rozdzielczości monitora czy zmniejszaniem do 16 ilości wyświetlanych kolorów są ostatecznymi środkami, do których projektant może się uciec.

Zapomnieliśmy już, że parę lat temu za satysfakcję studentowi architektury musiało wystarczyć narysowanie elewacji projektowanego domu na komputerze Atari. Jak żmudną czynnością było wprowadzanie danych (współrzędne charakterystycznych punktów wpisywane z klawiatury) i jak mizerny był efekt - obraz na czarno-białym monitorze o niskiej rozdzielczośći - w porównaniu z włożonym wysiłkiem. Czyż Commodore czy Schneider nie wydawał się potężną maszyną? Z jakim entuzjazmem witaliśmy (myślę tu o zwykłych użytkownikach) pierwsze klony - XT, gdy wydawało się, że oferują one niewyczerpalne możliwości i sporą moc. Podobnie witany był każdy następny model, tak też wkraczają dziś do użytku komputery oparte o procesory Pentium czy Alpha, reklamowany jako jedyny, który "dożyje" XXI wieku. Nie ufajmy zbytnio tym, którzy obiecują, że wraz ze zbudowaniem komputera, którego moc przekroczy magiczną liczbę 80 mln trójkątów na s, uznanej za granicę, powyżej której rozpoczyna się prawdziwa virtual reality, ustaną nasze wymagania. Wymagania użytkowników zawsze będą wyprzedzać możliwości produkowanych komputerów, taka jest naturalna sekwencja przyczyn i skutków, a wyobraźnia autorów programów i konstruktorów urządzeń była i będzie sterowana oczekiwaniami i potrzebami rynku. Podobne uwagi odnoszą się też oczywiście do innych dyscyplin techniki i nauki.

Gwoli zaspokojenia ciekawości należy wyjaśnić, że konkurs na Centrum Kultury i Dziedzictwa w Dubaju został wygrany przez zespół brytyjski prowadzony przez Terry Farrel'a.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200