Od projektowania do programowania budynku

Z profesorem Janem Słykiem z Pracowni Projektowania Architektonicznego Wspomaganego Komputerem, prodziekanem ds. studiów Wydziału Architektury Politechniki Warszawskiej, rozmawia Andrzej Gontarz.

Co nowego wnosi technika komputerowa do warsztatu współczesnego architekta? W jaki sposób otwiera nowe, niedostępne w ramach tradycyjnych metod możliwości projektowania?

Ważnym obszarem zastosowania informatyki w architekturze jest modelowanie form przestrzennych i procesów, w którego skład wchodzi cyfrowa kreacja, symulacja i optymalizacja.

Zobacz również:

W architekturze trudno jest o modele rzeczywiste, które by pozwalały przetestować wszystkie możliwe parametry projektowanej budowli.

Cyfrowo można testować modele geometryczne, których w rzeczywistości nie dałoby się sprawdzić. Na początku XX wieku Antonio Gaudi próbował to robić, używając obciążników w postaci worków z piaskiem podwieszanych do modelu ze sznurka. Architekci stosowali też modelowanie elektromechaniczne, testując w tunelach aerodynamicznych. Dzisiaj rozkłady sił i inne parametry konstrukcyjne możemy symulować w środowisku cyfrowym. Architekci UN Studio na początku tego wieku pracowali nad modelowaniem krzywizn Muzeum Mercedes & Benz w Sztuttgarcie wraz z zespołem informatyków.

Jakie narzędzia informatyczne, jakie programy i rozwiązania są potrzebne do efektywnego symulowania niestandardowych, nowoczesnych konstrukcji?

Skomplikowane modele współczesnych budynków wymagają jednorazowych, przeznaczonych do tego celu środowisk i narzędzi IT. Nie da się takich obiektów „narysować” w używanym przez architektów na co dzień programie CAD. Realizacja takich wizji wymaga całego zespołu, którego istotną częścią są dziś programiści. To oni tworzą system, który pomaga zbudować model budynku. Architekci mogą dzięki temu myśleć o obiektach, które będą się zmieniać, dostosowywać do warunków, modyfikować. Również o budynkach, które przy użyciu siłowników lub inteligentnych materiałów będą reagować zmianą kształtu na zachowania mieszkańców. To nie jest science fiction. Kwestią, która od dawna zajmuje architektów, jest model pracy struktur obiektu. Chodzi o poznanie, jak sprawne są układy przestrzenne, materiały, urządzenia użyte w budynku. Proste programy liczą małe, proste obiekty, ale na skalę dużego budynku to nie wystarczy. W konstrukcjach skomplikowanych, w budynkach nietypowo zlokalizowanych potrzebne są specjalne modele opracowane do tych konstrukcji i do warunków, w jakich będą one powstawały. W coraz większym zakresie są to zadania interdyscyplinarne. Laboratorium PBL na Uniwersytecie Stanforda bada konstrukcje architektoniczne, chociaż nie prowadzi się tam studiów z architektury. Projekty opracowują wielodyscyplinarne zespoły, których członkowie wzajemnie się od siebie uczą. Tak jest również w wielu innych ośrodkach.

Z jakich elementów składa się taki zintegrowany model budynku?

Zawiera on model geometryczny, strukturalny, techniczny, instrukcje dla wykonawców, opisuje fizykę budowli, określa zasady dotyczące energooszczędności itd. Część informacji dotyczy kwestii finansowania budowy i potem utrzymania obiektu. Nie są to już tylko informacje o potrzebnych materiałach, ale też instrukcje dostaw.

Budownictwo jest procesem rozciągniętym w czasie, więc uwarunkowania atmosferyczne, ukształtowanie i geologia terenu, możliwości transportowe w okolicy wpływają na jego przebieg. To wszystko trzeba uwzględnić podczas projektowania. Model jest tym lepszy, im bardziej skorelowane zasoby danych wykorzystuje.

Co zmusza do sięgania po zaawansowane techniki cyfrowe przy projektowaniu budynków?

Postęp w inżynierii budowlanej jest podstawą rozwoju budownictwa. Dzięki nowym materiałom i technologiom buduje się szybciej, wydajniej. Mogą się jednak pojawić ograniczenia związane z kształtem budynku, jego estetyką, wyglądem. I tu z pomocą przychodzi nam technologia cyfrowa. Muzeum Guggenheima w Bilbao, projektu Franka Gehrego, jest podawane jako przykład realizacji, która powstała tylko ze względu na możliwość cyfrowego modelowania występujących tam brył i krzywizn poszycia.

Modelowanie komputerowe pozwala na realizację ambitnych, nowatorskich projektów. Przy obiektach szczególnych, takich jak pływalnia olimpijska w Pekinie, nie dało się „ręcznie” narysować i policzyć skomplikowanej sieci prętów. Komputerowo wspomagano projektowanie rozwiązań ważnych z punktu widzenia realizacji.

Przy niecodziennej, pionierskiej budowli nie można patrzeć tylko na koszty, tu inwestorom zależy na niecodzienności, wyjątkowości tworzonego obiektu. To musi kosztować, ale trzeba pilnować, żeby nie przesadzić – symulacja cyfrowa dotyczy dziś często związku rozwiązań architektonicznych z kosztem realizacji. Szczególne budowle tworzone są dla zaspokojenia potrzeb prestiżu, dumy, identyfikacji. W przewidzeniu, jak się to uda, pomagają dziś techniki cyfrowe.