Essay CO8 Generative Design
Naam: Vakcode:
Jeroen Evers 7P900
Datum:
05-02-2010
Docent:
dhr F. Moonen
Deel A In deel A zal een inleiding gegeven worden over het onderwerp Generative Design. Hierbij zal er dieper worden ingegaan op het ontstaan van Generative Design, de verschillende onderdelen binnen Generative Design. Aan de hand van voorbeelden zullen de relaties met andere disciplines verder worden uitgelegd. En wordt er ingegaan op huidige ontwikkelingen binnen Generative Design.
Deel A: Generative Design
computational supported design / total architecture
Generative Design
computational structral design
Inleiding onderwerp
multi-disciplinary (compuational) optimisation
(computational) performance based design structural parametric associative design computational optimalisation
architectural parametric associative design computational structural design past projects scripting geometry structual form finding geometrical form finding
Computational Design Form finding
Generative Design is een ontwerp benadering die steeds meer in opkomst is. Er wordt hierbij gebruik gemaakt van de rekenkracht van de computer. Het kan in combinatie worden gebruikt met vele andere vakgebieden. Een andere naam voor Generative Design is ook rule-based Design. Zoals deze naam aangeeft betekend dit het creeren van vormen op basis van vooraf ingestelde regels (parameters). De computer genereert hiermee vele varianten. Dan kan de gebruiker de input verder verfijnen en komt er ook weer een andere output uit. Hierdoor ontstaat er een dynamische en oneindig proces dat door de ontwerper gebruikt kan worden. Doordat de ontwerper alle mogelijke invloeden kan invoeren, lijken de mogelijkheden onbegrensd. Met betrekking tot de bouwkunde lijkt het op deze manier mogelijk om te kunnen streven naar een soort totaal architectuur[1], waarbij alle mogelijke disciplines binnen de bouwkunde bij elkaar komen. Er kan er rekening worden met alle mogelijke invloeden van alle disciplines. Generative Design is onder andere gebruikt bij het ontwerpen van het dak van het Britsh museum (zie voorblad) Hierbij zijn in het dak verschillende bollingen gemaakt en bevindt zich net uit het midden een rond gat. Toch moesten alle verbindingen goed op elkaar aansluiten. Deze complexe vorm is daarom met Generative design ontwikkeld. Verder op in het essay worden een aantal referentieprojecten gebruikt om verschillende zaken te verduidelijken. Deze zijn te vinden in de bijlagen.
Toelichting onderwerp keuze In mijn portfolioplan heb ik bij een van mijn competenties aangegeven, dat ik over voldoende kennis en vaardigheden Afb 1.
in het vakgebied van mechanica en constructief ontwerpen wil bezitten om op professionele basis aan de slag te kunnen. Om zo de taal van de constructeur te kunnen spreken en een goed beeld te hebben van het totale constructieve terrein. In mijn master fase probeer ik een brede kennis op te bouwen over verschillende constructieve onderwerpen. Bij verschillende vakken, oa bij dit vak, kan een keuze gemaakt worden welk constructief onderwerp zelf verder verdiept wordt. Door al deze keuzes op elkaar af te stellen en te kijken naar welke onderwerpen al bij andere vakken aanbod komen kan er een brede kennis vergaard worden. Uiteindelijk zal ik dan bij het afstuderen een goede keuze kunnen maken welke richting ik daadwerkelijk op wil. Omdat het onderwerp Generative Design amper in andere vakken voor komt, bestaat voor mij nu de mogelijkheid om me ook daar daadwerkelijk in te verdiepen.
in de presentatie die hij gaf voor het college CO 8 aan de TU/e. In het schema van hiernaast is te zien dat Generative Design op te delen is in twee hoofddelen. Het ‘form finding’ en‘computational design’ deel. Binnen deze hoofddelen kan men vallen weer verschillende deelonderwerpen. In het midden van het schema staan de projecten uit het verleden. Dit is onze standaard basiskennis. Verder naar buiten toe komen we steeds meer in een onbekender gebied. In het vervolg van het essay zullen regelmatig termen voorkomen die terug te vinden zijn in dit schema. Deze termen zullen dan dikgedrukt worden weergegeven. Niet alle onderdelen van dit schema zullen even uitvoerig besproken worden. Het essay zal zich richten op de onderdelen van Generative Design die in nauwe samenwerking staan met constructief ontwerpen. Om verder het begrip Generative Design goed in te kaderen
Algemene beschrijving Generative Design zal zo dadelijk ingegaan worden op de geschiedenis Omdat in de literatuur niet consequent dezelfde thermen worden gebruikt, heb ik geprobeerd de thermen van Jeroen Coenders[2] aan te houden. Om het begrip en zijn verschillende onderdelen duidelijker in te kaderen is er een overzichtsschema gemaakt, waarin de verschillende onderdelen van Generative Design hun plek hebben gekregen. Als basis voor dit schema heeft een schema gelegen van Jeroen Coenders. Dit schema kwam deels voor
van Generative Design. Zo zal het duidelijk hoe men tot Generative Design is gekomen en welke rol Generative Design tot nu toe heeft gespeeld binnen het vakgebied constructief ontwerpen. Hierin valt op dat er verschillende richtingen zijn in welke Generative Design zich ontwikkeld, in hoofdlijnen is dit ook terug te zien in het schema (de opdeling tussen form finding en computational design).
Overzichtsschema Generative Design [1]
Wigley, M. (1998). Whatever Happened to Total Design? Harvard Design Magazine. Zomer 1998 (nummer 5), 1-8.
[2]
Jeroen Coenders, deeltijd onderzoeker aan de TU Delft waar hij bezig met onderzoek naar en betrokken is bij de ontwikkeling van de volgende generatie computergereedschap voor constructief ontwerpen. Daarnaast is hij als constructief ontwerper werkzaam bij Arup in Amsterdam.
afb. 2
Modellen die Antoni Gaudi gebruikt bij het ontwerpen van Segrada Familia, Barcelona.
afb. 3
Modellen die Frei Otto gebruikt bij het ontwerpen mannheim gridshell en het Duitse paviljoen voor de expo van ‘67.
In de periode voor Generative Design zijn er vele invloedrijke personen geweest die erg belangrijk geweest en hebben geholpen bij het ontwikkelen van de constructieve kennis die we tot nu toe bezitten. Hierbij moet men denken aan Gaudi, Buckminster Fuller, Pier Luigi Nervi, Heinz Isler, Felix Candela, Frei Otto, Eduardo Torroja, Norst Berger, Ted Happold, Shigeru Ban. Alle hebben ze op hun eigen manier nieuwe constructieve kennis vergaard en deze ingezet bij hun ontwerpen. Op de bladzijde hiernaast zie je afbeeldingen met ontwerpen die deze personen gemaakt hebben voor het tijdperk van Generative Design. Zo maakte Gaudi bij zijn maquettes gebruik van de omkeerbaarheid van trek- en druksystemen. Wanneer een kabel of ketting opgehangen wordt tussen twee punten, neemt deze door zijn eigen gewicht een gekromde vorm aan. De kabel kan uitsluitend trekkrachten opnemen. De vorm die uiteindelijk ontstaat, is afhankelijk van de aard van de belasting en de lengte van de kabel. Om een op zuivere druk belaste constructie te vinden kunnen we het materiaal van het treksysteem vervangen in een materiaal dat druk kan opnemen. Draaien we dit systeem om dan hebben we een op zuivere druk belaste constructie, althans bij het gegeven belastinggeval. Gaudi maakte bij het ontwerpen van de Sagrada Familia in Barcelona gebruik van trekmodellen om zijn drukconstructie te analyseren. Tegenwoordig leven we in een periode die gekenmerkt wordt door digitalisering. Technologische vernieuwingen volgen elkaar in een snel tempo op, zo ook in de
afb. 4
Ontwerpen van Nervi, Buckminster Fuller, Candela en Ove Arup.
constructieve wereld. Sinds midden jaren ’60 speelt de computer een rol binnen de bouwkunde, hij werd ingezet om de efficiëntie te verhogen. Begin jaren 90 ontstond er een nieuwe tendens, de software en hardware werden steeds gebruiksvriendelijker. Hierdoor werd het voor een grotere groep gebruikers mogelijk om te experimenteren met meer geavanceerde 3D modeling software. Deze werd voor het eerst gebruikt voor de film en animatie industrie, en werden al snel overgenomen door de pioniers in de digitale architectuur. Ze werden een erg krachtige hulpmiddel voor artistieke expressie en vormstudie. Deze zogenaamde blobarchitectuur, had niet veel relatie met andere disciplines. Alleen prefabricage kan gezien worden als positieve output. Deze vorm van Generative Design valt onder form finding, de computer wordt gebruikt als hulpmiddel tot het automatisch vinden en beschrijven van 3D vormen van het ontwerp. Een voorbeeld hiervan in Eindhoven is de blob op het 18 septemberplein van architect Fuksas. Form finding is weer globaal op te delen in twee delen. Geometric form finding en Structural form finding.
Voorbeelden van ontwerpen die binnen Geometric form finding vallen zijn oa het bepalen van de dakconstructie van het British Museum in Londen. Chris Williams[3] heeft mee gewerkt om de software te maken die nodig was om het dak te ontwerpen. Links zijn afbeeldingen te zien van de constructie opbouw. In de 3D weergave is te zien hoe de bollingen van het dakvlak lopen. In afb 5 is de dakopbouw van bovenaf te bekijken. Aan de linkerkant van deze afbeelding is een vervormd raster (bestaande uit een figuren met vierhoekpunten) getekend, deze heeft als basis gediend voor het uiteindelijke dakraster (opgebouwd uit driehoeken).
ontwerpen met concrete elementen (kabels, membranen en steunen ipv te ontwerpen met punten en knopen). Zelfs windbelasting en sneeuwbelasting wordt op een grafische wijze weergegeven. Dat zie je onder andere terug in de screenshots uit het programma afbeelding 7. Rhino[6] is ook een modelleer programma voor ontwerpers.
Een andere interessant voorbeeld van Geometric form finding is een project van Axel Kilian in zijn artikel[4] beschrijft hij hoe hij geïnspireerd is door de omkeerbaarheid van trekkabels en drukbogen van Gaudi. Nu heeft Axel Kilian een ontwerptool gemaakt die op een zelfde wijze te werk gaat alleen nu digitaal. In afbeelding 6 wordt een overzicht getoond van zijn ontwerptool. Programma’s die gebruikt kunnen worden bij de Geometric form finding zijn Tess3D en Rhino. Ieder programma is weer geschreven voor zijn eigen specifieke doeleinden. Tess3D[5] concentreren zich op het ontwerp van dubbele gebogen structuren, hoofdzakelijk lichtgewichtmemebraanstructuren maar ook blobachtige vormen. De doelstelling van het programma is om gebruikers in staat te stellen visueel te
afb. 5
Opbouw van het dak van het Britisch Museum
afb. 6
Ontwerptool van Azel Kilian.
afb. 7
Screenshots uit Tess3D.
[3]
Meer informatie over Chris Williams op: http://people.bath.ac.uk/abscjkw/
[4]
Kilian, A. ( 2004). Linking Hanging Chain Models to fabrication. Massachusetts Institute of Technology. http://www.designexplorer.net/
[4]
Meer informatie is te vinden op: http://www.kurvenbau.com/
[5]
Meer informatie is te vinden op: http://www.rhino3d.com
afb. 8
Vormbepaling met behulp van ESO.
De andere tak binnen form finding is Structural form finding. Hier binnen zijn ook weer vele onderdelen. Een belangrijke term hierbij is ESO, voluit evolutionary structural optimasation. In een artikel van Xie[7] wordt hierin een voorbeeld gegeven. Zie ook figuur 8 en 9. Hierbij wordt een basisvorm belast, afhankelijk van de belasting en de opleggingen onstaat er een bepaalde interne belastingverdeling. Op de plaatst waar het materiaal het minst nodig is wordt door de computer het materiaal weggehaald. Hierdoor veranderen de interne spanningsverdeling. En wordt door de computer opnieuw bekeken waar het materiaal het minst nodig is en haalt dit weer weg. Door de computer wordt dit nog een aantal keer herhaald. Op deze manier ontstaat een optimale verdeling van het materiaal. In afbeelding 8 wordt een voorbeeld getoond waarbij ESO voor vormoptimalisatie wordt gebruikt. Hierbij wordt een vierkante blok waarop de zwaartekracht werkt getoond. Voordat ESO wordt toegepast worden er twee sneden gemaakt aan de bovenkant, hierdoor ontstaat er een steel. Het hoogste deel van de steel wordt vastgemaakt, de rest van het blok hangt hieraan. De enige belasting is de zwaartekracht. Doordat constant het minst belaste materiaal wordt verwijderd komt er eindresultaat uit dat erg op appels of kersen lijkt. Op dezelfde wijze is ook een brug gemoduleerd, zie afbeelding 9. Aan de andere kant zijn er ontwerpen die met behulp van de rekenkracht van computer parameters; computational
afb. 9
design. Computational Design is een discipline binnen Generative Design die de rekenkracht van de computer inzet om meerdere relaties te combineren en te analyseren. Hierbij is het ultieme doel om te streven naar een vorm van Total architecture. Zoals in de inleiding ook al vermeld stond. Binnen computational design is er ook weer een hoofdonderverdeling te maken tussen programma’s die zich concentreren op Computational structural analysis, concentreerd zich op het analyseren van constructies met behulp van de computer en verschillende vormen van parametric associative design.
Gebruik van GSA bij het ontwerp van het olympische zwembad stadion. Een generatie later is men zelfs nog een stap verder gegaan om (in literatuur wordt gesproken over extending parametric associative design programma’s) Waarbij men nog duidelijk probeert om de een vanuit twee richting te werken (bi-directionality). Hierbij wordt het mogelijk om niet alleen om het resultaat te gebruiken als nieuwe input, maar ook de output naar wens zo te veranderen waarbij de input automatisch mee veranderd.
Parametric associative design programma zijn programma waarbij de gebruiker een bepaald input aan de computer geeft (parametric) de gebruiker kan dan het resultaat weer gebruiken als input in een volgende modelering. Er is dus een sterk relatie de input en de output (associative). Voorbeelden van parametric associative design programma zijn Generative Components, GSA[8] en zelfs Excel kan men in deze categorie laten vallen. In Excel voer je een formule in, bv een optelling van cel A + B = cel C. Cel C is het resultaat van de optelling, dit resultaat kun je vervolgens weer als input gebruiken in een nieuwe berekening. C + D = E. Verder op in het essay word aan de hand van het ontwerp van de Guangzhou TV tower (zie bijlage 4) en het ontwerp van het olympische zwemstadion in peking (zie bijlage 2) dieper ingegaan op de werkwijze binnen verschillende parametric associative design programma’s.
Brugopbouw met behulp van ESO. [7]
Xie, Y (2005). Recent Advances in evolutionary structural optimization. Frontiers of computational Science Symposiun. Nagoya University, Japan. Oktober 2005.
[8]
Meer informatie te vinden op: http://www.oasys-software.com/products/structural/gsa/
afb. 10
GSA model van het zwemcentrum in Peking
afb. 11
GSA analyse berekeningen van een pneumatische kussen.
Het Olympisch zwemcentrum in beijing is gebouwd voor de olympische spelen van 2008. Het bied plaats aan 17.000 toeschouwens. Het gebouw is samenwerking verband ontworpen door Arup en architecturenbureau PTW. De basis van het ontwerp lag in de analyse van de structuur van zeepbellen. Met gebruik te maken van GSA is geprobeert een om deze structuur op een zo efficiënt mogelijke manier in te zetten. De primaire vorm van het gebouw is 176m x 176m x 29m hoog. De geometrische opbouw is gebasseerd op een geometrische cel bestaande uit 12 vijfhoeken en twee zeshoeken. Alle wanden zijn ongeveer 3,6m dik. De totale constructie bestaat uit 22.000 elementen en 12.000 knopen. Hoewel de organische structuur van het gebouw erg willekeurig lijkt, is de unieke geometrie erg repetitief en betrouwbaar. De strutuur is erg buigzaam en zeer geschikt bij het weerstaan van aarbevingen. Bij het bepalen van deze structuur is GSA, ontwikkeld door Arup. GSA is in staat om complexe constructieve modelen te analyseren en de bewerken. De ruimte tussen de constructie elementen wordt opgevuld door pneumatische kussens. Deze zijn naast dat ze constructief mee werken ook belangrijk voor de thermische en akoestische isolatie. De vorm van de kleine kussen is gewoon op maat gesneden en worden opgepomt tot een druk van 200pa. GSA kan gebruikt worden om de kracht dichtheid binnen in de kussens te bepalen. In afbeelding 11 kan men het resultaat
zien van zo’n analyse. Ook is in afbeelding 10 een globale analayse van het totale gebouw te zien als GSA model.
Relatie van GD tot andere vakgebieden
afb. 12
Bepaling optimale zichtlijnen mbv Generative Design.
Aan de hand van een referentie project (Allianz Arena) zal een voorbeeld worden gegeven hoe Generative Design gebruikt kan worden om verschillende disciplines bij elkaar te brengen. De Allianz Arena is ontworpen door de Zwitserse architecten Herzog en de Meuron. Het stadion heeft 66.000 zitplaatsen en is thuisbasis voor zowel 1860 München als Bayern München. De buitenwand en het dak zijn opgebouwd uit een stalen geraamd wat ook weer gevuld is door luchtkussens van ETFE met een kleine overdruk. Elk kussen is weer net wat anders dan het vorige kussen. Voor het ontwerp van het Allianz Arena is eerst gekeken naar een knooppunt. Welke onderlinge hoekverdraaiing is mogelijk. Deze gegevens zijn gebruikt als parametrische invoeren. Toe is voor de bepaling van de gevel de hoofdvorm geschetst. Met de gegevens voor de knooppunten is geprobeert om deze hoofdvorm zo goed mogelijk te volgen. Door de lengte te varieren de elementen kan men een goede basis proberen te vinden tussen hoeveelheid elementen en knooppunten en de rondig van de vorm. Voor de bepaling van de zitplaatsen van het stadion is ook gebruik gemaakt van Generative Design. Er is getracht een
afb. 13
Plaatsing van de gevelbekleding.
iedere toeschouwer, vanuit ieder hoek in het stadion een zo goed mogelijke zicht te geven over het voetbalveld. Hierbij zijn de optimale zichtlijnen als parameters ingevoerd. Ook voor de brandveiligheid is Generative Design op dezelfde wijze gebruikt, de nooduitgangen zijn zo geplaatst dat iedere toeschouwer bij brand zo snel mogelijk het stadion kan uitvluchten. Om dit te testen is ook gebruik gemaakt van simulatie programma’s. Bij het ontwerp van de Allianz Arena is dus op vele vlakken gebruik gemaakt van Generative Design.
afb. 17
Opbouw knooppunt
Technische constructieve behandeling GD In afbeelding 19 wordt een constructieve analyse gegeven Voor een duidelijke relatie tussen Generative Design en constructieve analyses wordt dieper ingegaan op het ontwerp van de Guangzhou tv tower. Hierbij is gebruik gemaakt van parametric associative design. afb. 14
Architectonisch concept.
afb. 15
GSA model.
De Guangzhou tv tower is 610 m hoog en is gebouwd in het Chinese Guangzhou. Het concept van deze toren was een combinatie van de meest logische constructieve vorm (kegelvorm) plus het idee dat de best verhuurbare ruimte zich boven in bevind. Zie afbeelding 14. Het ontwerp kenmerkt zich door de verdraaiing en de vernauwing van de elliptische vorm van minder dan 27 m. afb. 18
Ontwerpmodel in GSA.
De totale constructie bestaat uit optelling van een betonnen kern, kolommen, ringen en diagonalen. Zie afbeelding 16. Vanwege al deze elementen is weer eerst gekeken naar de knooppunten, zie afbeelding 17. Hieruit zijn weer parameters gemaakt die gebruikt worden als input. In Generative Design is de constructie toen verder geoptimaliseerd, bij welke verdraaiing heeft de constructie de meeste stabieleit? Er heeft constant een wisselwerking plaatsgevonden tussen constructieve analyse en verschijningsvorm. Ook lukte het om vanuit het model te bepalen om welke hoogte de versmalling moet zitten. In afbeelding 18 is een overzicht gegeven van de ontwerptool zoals hij in GSA is gemaakt. afb. 16
Opbouw constructie.
afb. 19
Constructieve analyse GSA model.
over het project. Hierbij wordt gekeken naar de invloed van de totale hoekverdaraaiing.
Toepassingsgebied Het toepassingsgebied van Generative Design lijkt eindeloos, zoals al is laten zien kan in het voorbeeld van de Allianz Arena kan Generative Design op veel vlakken relaties aangaan met andere disciplines. Het zal in de toekomst steeds vaker worden ingezet om complexe modellen te beschrijven. De relatie tussen constructief ontwerpen en Generative Design is vaak een erg logische combinatie om constructies te analyseren. Als men beschikt over de juiste kennis om randvoorwaarden om te zetten in parameters voor Generative Design lijkt het toepassingsgebied eindeloos.
Deel B In deel B wordt een eigen beschouwing gegeven over het onderwerp Generative Design. Hierin neem ik een kritsiche houding aan tov het onderwerp.
Deel B: Essay
Generative Design DE toekomst voor constructief onwerpen? Een kritische kanttekening. afb. 20
afb. 21
Dwarsdoorsnede fietsenstalling.
Zoals in deel A is aangetoond is het vakgebied van Generative Design erg groot. De twee hoofdrichtingen die zijn te ontdekken (form finding en computional design) ontwikkelen zich beide verder. Zoals ook eerder beschreven lijkt het toepassingsgebied voor Generative Design oneindig, er kunnen op vele manieren allerlei combinaties worden aangegaan. Waardoor het lijkt als of we niet kunnen ontkomen aan Generative Design in combinatie met constructief ontwerpen. Het resultaat tot nu toe is een heel scala van bijzondere ontwerpen. In de bijlagen en in deel A zijn er een aantal aan bod gekomen. Naar mijn mening wordt Generative Design op verschillende manieren ingezet. Soms krijg ik de indruk dat men eerder bezig is om alleen Generative Design in te zetten omdat het futuristische vormen kon geven. Waarbij het lijkt alsof men als doel heeft om een gebouw te ontwerpen met Generative Design in plaats van dat men het inzet als een hulpmiddel bij het ontwerpproces. Naar mijn mening is er een groot verschil tussen de inzet van Generative Design. Ik krijg soms de indruk dat bij het ontwerpen van het olympische stadion (bijlage 1) en het olympische zwemcentrum in Peking (bijlage 2) men te weinig gekeken heeft naar de constructieve zuiverheid van het ontwerp. De buitengevel van het olympische stadion (bijlage 1) wordt gevormd door een wirwar aan stalen elementen. Binnen deze gevel staat eigenlijk een ‘standaard’ stadion, die
moet voorzien in zijn eigen stabiliteit. In bijlage 1 staat de constructie opbouw van de gevel. De blauwe onderdelen vormen de hoofddraagconstructie die eigenlijk voldoende is om het gehele gebouw van stabiliteit te voorzien. De rode elementen zijn duidelijk een nevenconstructie. De koppelen nog een beetje de blauwe elementen maar zoals het gebouwd is is overdreven. De hoeveelheid staal en extra knooppunten (en dus geld) die extra zijn toegevoegd lijken me zeer overdreven. Het lijkt alleen gedaan te zijn voor een visueel effect. Zou het dan niet beter zijn om dan te zoeken naar een andere materiaal, mogelijk een doekachtig materiaal, dat zich door de constructie heen kronkelt? Als je dan zorgt dat je naast dat je hetzelfde visuele effect krijgt ook zorgt voor een kostenbesparing, ben je dan niet veel logischer bezig? Bij het ontwerp van de Allianz Arena (bijlage 3) wordt zeker bij de bepaling van de optimale zichtlijnen en de organisatie van de nooduitgangen Generative Design wel echt als een hulpmiddel ingezet. Door gebruik te maken van de rekenkracht van de computer kan men de optimale locatie vinden. Naar mijn mening het beste voorbeeld van het gebruik van Generative Design als hulpmiddel is de Groningen Twister (bijlage 5). Het ontwerp bestond uit het herbestemmen van het stationsplein in Groningen. Voor het monumentale
Ontwerptool, drie verschillende kolommen met elk hun eigen maximale overspanning (zie de drie kleuren) [9]
Meer informatie te vinden op: http://wiki.arch.ethz.ch/twiki/bin/view/Front/ArticleFrontPage2.html
station is een verhoogd maaiveld gecreerd, waardoor voetgangers een verkeersvrije verblijfsruimte hebben gekregen en fietsen uit het zicht worden gestald. De ontwerpbeslissingen en de randvoorwaarden maakten het onmogelijk het concept van KCAP op een conventionele manier om te zetten in een definitief ontwerp. Met behulp van ‘swarm intelligence’ kon deze complexe opgave worden aangepakt, zonder de sturende rol van de ontwerper uit handen te geven. Binnen het ontwerp zorgen hellingen ervoor dat de wandelaar zich gemakkelijk over het plein kan bewegen. Grote gatenzorgen voor daglicht in de stalling en bieden ruimte aan twee grote bomen. Voor de uitgangen van de hellingbanen en trappen zijn een aantal sneden in het dek gemaakt. De ontwerpers wilden een zo licht mogelijke constructie van het opgetilde maaiveld, zodat de indruk van een zwevend dek ontstaat. Toen dit niet mogelijk bleek, is ervoor gekozen het dek te laten dragen door een bos van slanke kolommen met een verschillende diameter, die elke keer onder een andere hoek zijn geplaatst. Deze bleken door de aanwezigheid van de fietsenrekken en de paden niet eenvoudig in een regelmatig raster te plaatsen. De vakgroep voor Computer Aided Architectural Design (CAAD) van de ETH in Zürich (Fabian Schreider[9] ) ontwikkelde een applicatie die de meer dan honderd kolommen in een
willekeurig patroon in het veld plaatste, terwijl aan alle constructieve, functionele en esthetische eisen is voldaan.
afb. 22
Bovenaanzicht.
afb. 22
Modelering kolom.
De achterliggende techniek is gebaseerd op de studie van sociale insectenkolonies. Terwijl de leden op individueel niveau eenvoudig gedrag vertonen, leggen zij gezamenlijk complex en intelligent gedrag aan de dag. In het onderhavige geval is een kolom opgevat als een autonoom individu dat reageert op de druk en de aanwezigheid van andere kolommen. Als de naburige kolommen te ver zijn verwijderd, neemt de diameter van de kolom toe. Als op deze manier de maximale maat wordt overschreden, splitst deze kolom zich in tweeën. Deze verwijderen zich op hun beurt weer van elkaar en beginnen opnieuw te groeien. Als een kolom te dicht bij een andere komt, krimpt deze juist en zal uiteindelijk verdwijnen. Er wordt gewoon voldaan aan een aantal constructieve basisgedachte. Over het totale project zijn alle horizontale reactiekrachten 0. Tijdens het ontwikkelen van het prototype zijn aanpassingen in het ontwerp en de constructie gedaan. Twee dilitatievoegen bleken nodig in het dek en in delen van het dek zijn glazen cilinders als bovenlichten opgenomen. Dit betekent dat het dek uiteindelijk uit vijf afzonderlijke delen bestaat. Op elk veld is begonnen met het inplanten van één kolom, waar uiteindelijk het gewenste ‘bos’ van kolommen is uitgegroeid. Door de architect waren de 5 gebieden aanleiding om te komen tot een ontwerp waarbij
afb. 24
afb. 23
Modelering kolom.
Overzicht van de ontwerptool voor de bepaling van het ontwerp.
de kolommen in verschillende dichtheden voor kwamen. Doordat de kolomvoet en -kop onafhankelijk van elkaar hun plek in het maaiveld en het plafond zoeken, komen de kolommen onder verschillende hoeken te staan. De kolommen vinden hun plek in het vloerveld tussen de fietsenrekken door de afstotende eigenschappen die aan de hoofdfietsroute en de secundaire paden zijn toegekend. Op het dek is de verdeling van de druk bepalend voor het vinden van een plek. In de afbeeldingen hiernaast wordt een overzicht gegeven van de ontwerptool die gebruikt is bij het ontwerpen van de Groningen twister.
Deel C In deel C word een er een korte samenvatting gepresenteerd over het onderwerp Generative Design. En er worden conclusie getrokken over de toekomstperspectieve van Generative Design in combinatie met constructief ontwerpen.
Deel C: Conclusie
Conclusie Generative Design is een veel omvattend begrip, waarmee veel verschillende relaties met andere vakgebieden kunnen worden aangegaan. Zeker de wisselwerking tussen Generative Design en constructief ontwerpen is een voor de hand liggende. Door de rekenkracht van de computer op een intelligente wijze in te zetten kan hij helpen bij het analyseren van complexe constructieve ontwerpen. Naar mijn mening moeten we wel goed in de gaten houden op welke manier we Generative Design inzetten. Met behulp van Generative Design worden vaak visueel fantastische ontwerpen ontworpen, maar het lijkt er dan op dat Generative Design dan wordt ingezet al een doel op zichzelf staand. De manier waarop Fabian Schreuder (Groninger twister) Generative Design inzet vind ik beter. Generative Design als hulpmiddel. Jeroen Coenders probeert ook vaak de wisselwerking op te zoeken tussen architectonische ontwerpen en constructieve analyse. Door te trachten van uit twee richtingen het model aan te passen, zowel aan de input zijde als de output zijde, kan een goede wisselwerking plaatsvinden. We ontkomen niet aan het in de toekomst gebruiken van Generative Design in onze ontwerpen. Hierbij wel een kritieke kanttekening, we moeten er wel over waken dat we Generative Design op de goede manier inzetten. Het is heel verleidelijk om Generative Design altijd en overal voor
te gebruiken. Computers bezitten tegenwoordig zoveel rekenkracht, het is alleen een vraag hoe gaan we deze op een verantwoorde wijze inzetten? Hierbij kunnen we misschien nog wat leren van de ontwerpers uit het verleden (oa Gaudi). Door te zoeken naar constructieve zuivere principes en deze in te zetten in onze ontwerpen. Daarbij is het ook leuk om te zien dat Axel Kilian in zijn ontwerpprogramma letterlijk terug grijpt naar het verleden.
Deel D Regelmatig worden er in de de voorgaande delen verwezen naar bijlagen. In de bijlage word extra informatie gegeven over verschillende projecten waarin erop de tekst vaak wordt ingegaan.. Bijlage 1: Olympische stadion, Peking Bijlage 2: Olympische zwemstadion, Peking Bijlage 3: Allianz Arena, München Bijlage 4: Guangzhou Tower, Guangzhou Bijlage 5: Groningen twister, Groningen
Deel D: Bijlagen
Opbouw constructie Olympische stadion in Beijing. Blauw is de hoofdconstructie, rood de nevenconstructie.
Bijlage 1:
project: Olympische stadion Peking Architect: Herzog & de Meuron Construteur: ARUP
Opbouw van de constructie van het Olympische zwemcentrum in Beijing.
Bijlage 2:
project: Olym. Zwemstadion Peking Architect: PTW Architects Construteur: ARUP
Op veel verschillende gebieden is Generative Design ingezet om de Allianz Arena te bepalen.
Bijlage 3:
project: Architect: Construteur:
Allianz Arena Herzog & de Meuron ARUP
Overzicht ontwerptool bij de bepaling van de Guangzhou tv tower.
Bijlage 4:
project: Architect: Construteur:
Guangzhou tower Mark Hemel ARUP
Ontwerp tool om de fietsenstalling te bepalen.
Bijlage 5:
project: Architect: Construteur:
Groningen Twister KCAP ARUP
