Most ako Annelida

Motto: „Milujem počiatky. Každý počiatok v sebe skrýva svoje dobrodružstvo z objavovania. Pri objavení prináša vedomie a prínos.“

V diplomovom projekte som sa zaoberal počiatkom navrhovania, pri čom som objavoval nový svet informačných technológií. Informačné technológie inovujú svet v plnom jeho spektre a ani architektúra nie je výnimkou.
Určite ste sa neraz pozastavili nad úžasnosťou a krásou prírodných úkazov. Po zvedavom skúmaní ste možno aj odhalili jeho fascinujúci logický princíp vzniku. Príroda má svoje dokonalé pravidlá, ktorými vytvára svet kolo nás. „Digitálna architektúra“ vo mne vzbudzuje šancu priblížiť sa k prírode, k jej metodám vytvárania. Nevytvárať objekty iba subjektívnym, často nevhodným komponovaním hmôt. Vytvárať objekty na logike a princípoch ich vzniku. Sekundárne si ich, na základe príslušných vlastností, prispôsobovať daným potrebám.

Priečny rez

Parametre skriptu – variabilnosť konštrukcie

SITUÁCIA
Súčasná železničná stanica sa nachádza v severozápadnej časti mesta Spišská Nová Ves. Predstaničný priestor je v dnešnej dobe značne poddimenzovaný a nevytvára dostatočný priestor pred železničný priestor. Vedenie vnútorného dopravného okruhu popred stanicu ešte viac komplikuje dopravnú situáciu v tomto stiesnenom priestore.
Železničná trať vždy dramaticky formovala rozvoj mesta. Pri investovaní do jej modernizácie, by sme o tom mali uvažovať. V štúdií územia som dospel k názoru riešiť modernizáciu železničnej stanice premostením. Premostenie prepája autobusovú stanicu s ostrovným perónom a nezastavanou plochou na opačnej strane trate. Nezastavaná plocha je vždy doplnkom funkčných potrieb premostenia a spolu s ním naznačuje črtajúce sa nové centrum a rozvoj severu mesta. Presunutie predstaničného priestoru na nezastavanú plochu znamená výborné dopravné napojenie, nie len na novonavrhovaný okruh mesta, ale aj diaľnicu a zároveň odľahčuje komplikovanú dopravnú situáciu v súčasnom predstaničnom priestore. V nezastavanej ploche je navyše veľký potenciál pre riešenie podzemných garáži, vyplývajúci z terénnych vlastností.

ČO JE TO ANNELIDA
Annelida – parametrický oceľový most, čo znamená, že je generovaný pomocou určitého algoritmu, určených pravidiel generovania prvkov mosta. Pri zmene vstupných parametrov algoritmu meníme tvar konštrukcie (priemery, tvaroslovie, atď), pomocou čoho môžeme flexibilne reagovať na rôzne miesta a podmienky v krajine. Annelida (Obrúčkavce) sú kmeň špirálovcov, červovité živočíchy s vonkajšou i vnútornou segmentáciou. Pod ich pokožkou je svalový vak, tvorený vrstvou okružnej a pozdĺžnej svaloviny, ktorý im umožňuje pohyb a pre mňa inšpirujúci výsledný tvar. Segment Annelidy predstavuje segment konštrukcie, ten ako svalové vaky je fl exibilný a dimenzovaný na potrebnú únosnosť. Annelida je inšpiráciou, ktorá mi pomohla domyslieť princíp a tvar premostenia.

Pohled na lávku – vizualizace

METÓDA
Prvým krokom bolo vytvorenie segmentu, základu konštrukcie. Ten sa skladá z viacerých jednoduchých prvkov, ktoré mu zabezpečujú požadovanú flexibilitu, tuhosť a vyrobiteľnosť. Ako prvok som si určil plošnú trojuholníkovú plochu, ktorá je na strane prepony odľahčená vykrojením do poloblúka. Flexibilnosť konštrukcie je zabezpečená zmenou uhla a dĺžok strán trojuholníka prvku. Adíciou štyroch tojuholníkových prvkov vznikol zbortený štvoruholník. Spojením vrcholov troch týchto zbortených štvoruholníkov vznikol segment konštrukcie. Segmenty konštrukcie do seba zapadajú a navzájom sa zavetrujú. Vytvárajú nekonečne dlhú konštrukciu.
Ďalej bolo potrebné ovládať radenie segmentov a flexibilitu všetkých prvkov v segmentoch konštrukcie. Bolo by časovo náročné skúšať tvarovať konštrukciu pomocou mnuálnej úpravy každého prvku. Nehovoriac o znechutení, keď pri malej zmene tvaru konštrukcie, by bolo nutné znovu „preklikávať“ celú konštrukciu.
Tu na pomoc prichádza informačná doba s možnosťou parametrizácie konštrukcie. To znamená, vytvorenie akéhosi programu, ktorý bude spracovávať a kontrolovať určité parametre konštrukcie. V našom prípade je to napríklad počet segmentov v konštrukcii. Program môže obsahovať algoritmus, v ktorom je defi novaný princíp vytvorenia konkrétneho tvaru. Ako konkrétny tvar je v projekte defi novaný už spomínaný segment. Má pravidlom defi novanú logiku vytvárania, ale jeho výsledný tvar je pomocou fl exibilných prvkov variabilný a nikdy nemusí byť totožný. Algoritmus je tvorený pomocou určitých pravidiel, taktiež ako je tomu v prírode.
Pre kontrolovanie výsledného tvaru konštrukcie som si zvolil vodiace linky. Do nich som pomocou programu v programe (skriptu) vpísal algoritmus adície segmentov (logiku vytvorenia segmentu a jeho radenia). Úpravou liniek sa tak upravuje aj konštrukcia.
Skript – program v programe slúži na rozširovanie možností daného programu a automatizáciu práce, za potreby ovládania príkazov programu a základov programovania. Namiesto používania ikoniek a klávesových skratiek, príkazy sú volané v textovej podobe v kóde skriptovacieho jazyka. To užívateľovy umožňuje lepšiu kontrolu nad príkazom a v konečnom hľadisku aj nad celým projektom. Okrem algoritmu vytvárania konštrukcie pomocou vodiacich liniek obsahuje skript parametre. Základným parametrom je počet elementov v konštrukcii. Ďalším z parametrov je napríklad určovanie priemeru tyče prvku v závislosti od polohy v konštrukcii, alebo posun horizontálnych styčníkových bodov konštrukcie vo vertikálnom smere, kvôli narušeniu prevládajúcej horizontality v konštrukcii.
Nastal čas upraviť linky tak, aby vyhovovali programovým podmienkam štúdie. Určite to poznáte, žiadna krivka nie je až tak dobrá aby bola ideálna. Problém parametrickej kontroly a určitej automatizácie, je ten, že čím viacej veci máte rozhodnúť, tým viac sa problém znásobí a komplikuje sa tak proces návrhu. Ideálne je si určiť pravidlá, limity, ktoré sa rozhodnú samé. V tomto prípade som zvolil inšpiráciu prírodou a linky som vyformoval podľa nej.
Parametre nastavené linky vybrané, ostáva už len počkať, kým sa výsledok dopočíta. Ak túžite po zmene, nech sa páči, môže neustále experimentovať a dopisovať si nové parametre, pretvárať linky. Stále máte kontrolu nad vývojom projektu, výpisom prvkov, spotrebou materiálu a vždy môžete spraviť krok spať i vpred.
 

LED SYSTÉM
Je v súčastnosti možnost ako vytvárať interaktívnu  fasádu, skrz ktorú vie architektúra komunikovať s ľuďmi. To bol zámer aj môjho návrhu. Annelida je konštrukcia premostenia navrhnutá  ako časť železničnej stanice nad koľajami.  Preto by LED diódy umiestené v trojuholníku prvku mohli signalizovať príchod vlaku. Farba LED diód môže špecifi kovať typ vlaku a podľa zostávajúceho času do príchodu vlaku bude klesať až nad trať, na ktorú sa má vlak pristaviť. Bude sa tak dať odčítať čas a koľaj príjazdu vlaku.
Ďalším vyžitím LED diód môže byť signalizácia obsadenosti čakárni na stanici. Fungovalo by to na termo čidlách, ktoré by na fasádu prekresľovali polohu človeka a dokázali by farebne rozlišovať hustotu ľudí. Človek by si mohol vizuálne zo zeme skontrolovať voľné miesta v čakárni. Zaujímavá tu môže byť aj dynamika pohybu ľudí, ich zhromaždenie pri výstupe, striedanie smerov pohybu príchodu a odchodu cestujúcich, ako aj občasné preblikutie stanice v nočných hodinách. Pri použití výplne konštrukcie som trošku viac zaexperimentoval s použitím textilných LED diód. Textilné LED diódy si predstavujem ako vytvorenie LED systému z malých LED diodiek vo forme textílie, tak aby sa zabezpečila tvarová variabilnosť tkaniny LED systému.
Ten by sa mohol využívať ako veľký displej pre informácie o stanici, meste a aj na komerčné účely.

NAZNAČENIE POKRAČOVANIA
Do skriptu by som, so spoluprácou statika, rád zapracoval statické výpočty, ktoré by dopočítavali optimalizovaný tvar konštrukcie. Výsledkom by bol skript, ktorému zadáte požadovanú
2D vodiacu linku, na nej body s minimálnou podchodnou výškou a potrebnou šírkou. Skript dopočíta 3D zakrivenie vodiacej linky podľa statického zaťaženia a určí výšku konštrukcie. Vyhodnotí a navrhne najvýhodnejšiu alternatívu počtu prvkov a ich priemery s ohľadom na statické vlastnosti a spotrebu materiálu. Ak by bol odhad správny, táto konštrukcia by mohla byť materiálovo menej nákladná ako klasická 3D priehradová konštrukcia.
Ďalšou možnosťou riešenia sú sklony rámp. Po navrhnutí finálnej konštrukcie, vieme v prvku preveriť sklony rámp a následne ich upraviť na požadovaný uhol, alebo dĺžku úpravou prvkov alebo vstupnej 2D linky. Po tejto úprave sa vďaka algoritme v skripte môžeme vrátiť ku predošlému statickému výpočtu a následne posúdiť rozdiel vo výsledku oboch konštrukcií. Rozvetvenie konštrukcie by mohlo byť veľmi pozitívnym obohatením konštrukcie, čo sa týka väčšej fl exibility, ale aj tvarového obohatenia konštrukcie.
 

KONŠTRUKČNÉ POUČENIE
Pri riešení detailu styku dvoch segmentov zložených z rovinných trojuholníkov, vzniká medzi ich hranami segmentov zbortená plocha (nevzniká plošná plocha s konštantnou vzdialenosťou medzi prvkami), ktorú v konštrukčnom detaile je možné riešiť pomocou tyčových prvkov. Čistejším riešením styku dvoch segmentov, by bolo zbortiť plochu trojuholníka v prvku, tým vytvoriť spoj medzi segmentmi konštrukcie s konštantnou vzdialenosťou a pravdepodobne aj lepšie statické pôsobenie síl v segmente.

3D zákres
 

ZÁVER
Metóda návrhu parametrického premostenia Annelida sleduje realizovateľnosť konštrukcie. Používa jednoduché vyrobiteľné prvky, ktoré pomocou skriptu skladá do výsledného tvaru. V projekte sú používané niektoré vývojarské technológie, kde je naznačený ich možný smer vývoja vychádzajúc z ich možnosti uplatnenia. Premostenie môže pôsobiť prestížne a môže byť prínosom, ale potrebuje tím ľudí, ktorý by žili jeho dobrodružstvo vo vytváraní netradičnej konštrukcie.
 

Lukáš Kurilla,
Fakulta architektury, ČVUT Praha,
http://kurilla.atelierflorian.com

Autor

• (red)