Wracamy po wakacjach

Architektura Parametryczna wraca już z letnich wakacji.
Mamy nadzieję, że wypoczęliście, skończyliście praktyki i sesję wrześniową i z nową energią możecie ruszyć do nauki w semestrze zimowym.

Za kilka dni rusza nowa strona, zimą planujemy nową serię warsztatów w pięciu polskich miastach w przyszłym tygodniu podamy daty!

Warsztaty w Krakowie 2014

Czekamy też na Wasze propozycje miejsc na warsztaty, wysyłajcie mailowo pod architekturaparametryczna@gmail.com

Co nieco o atraktorach i nie tylko…

Autor: Aleksander Świątek

Pamiętaci jak we wcześniejszym poście pisaliśmy o ramieniu KUKA i laboratorium Gramazio &Koehler z ETH w Zurychu. Cieszył się on ogromnym zainteresowaniem, dlatego postanowiliśmy rozwinąć ten temat i wytłumaczyć Wam jak to działało w warstwie koncepcyjnej.

Grasshopper to potężna aplikacja której jedną z największych zalet jest możliwość uzależnienia dowolnej cechy geometrii, którą projektujemy od dowolnego innego czynnika. Program poza tymi, które pewnie architektom od razu przychodzą do głowy jak rozmieszczenie obciążenia, podstawowe wymiary spotykane w produkcji mebli czy kierunek padania promieni słonecznych takimi czynnikami, może być właściwie wszystko co uda nam się zapisać w postaci 0 i 1. Można zatem naszą geometrię uzależnić od ruchu odczytywanego przez kamerkę w naszych laptopach czy nawet dźwięku, który odbierają głośniki naszego PC.

Dodatkowo warto zwrócić uwagę na super komunikację Grasshoppera oraz Rhinocerosa. Dzięki możliwości ‘podpięcia’ geometrii z Rhinocerosa do Grasshoppera, możemy bardzo szybko modyfikować nasz obiekt, a ilość efektów końcowych jest praktycznie nieograniczona. Co ważne, można to robić niewiarygodnie szybko i już nie bezpośrednio wpisując, bądź odczytując wartości liczbowe, ale poruszając, przeciągając i rozciągając naszą geometrię w Rhino.

Oto 1-szy przykład z serii. Ścianka ze standardowych cegieł jednak dosyć nietypowa. Położenie każdej z cegieł jest zmodyfikowane o obrót w jej płaszczyźnie horyzontalnej uzależniony od odległości danej cegły od krzywej/punktu.

Ten prosty skrypt pozwala nam na uzyskanie nieskończonej ilości możliwych efektów końcowych.
Ponieżej sekwencja i wyniku przy dwóch róźnych zestawach parametrów.

Aleksander Świątek, był jednym z projektantów i budowniczych Pawilonu P^3. Na codzień studiuje na Politechnice Łódzkiej i skryptuje. W lipcu (21-23) współprowadzi łodzkie warsztaty Architektura Parametryczna w Łódzkim Parku Technologicznym. Infomacje pod warsztaty.lodzkie@gmail.com

Więcej info pod:

http://www.archdaily.com/336849/5-robots-revolutionizing-architectures-future/

http://www.arch.mcgill.ca/prof/mellin/2010arch304/finalreview/eric/precedents.html

Podstawy Matematyki

Żeby moć sprawnie posługiwać się algortymami i Grasshopperem niezbędna jest znajomość podstawowych pojęć matematycznych. W tym miejscu wiele osób najchętniej skończyłoby już czytanie. Nie zniechęcajcie się. Nie musimy umieć liczyć całek, funkcji wykładniczej ... a jedynie zrozumieć procesy matematyczne i działać logicznie.

Poza tym założę się, że przez tyle lat nauki udało się Waszej matametyczce wbić do głowy podstawy, mimo to powtórzmy je. W nawiasie podaję nazwy angielskie, przydadzą się jak już przejdziecie do używania Grasshoppera czy Rhinocerosa. Wyszczególnie też te cechy, które staną się naszymi późniejszymi parametrami.

Geometria

Układ współrzędnych kartezjańskich (coordiante system, XYZ)

To odwzorowanie rzeczywistość za pomocą trzech osi X , Y, Z, które odpowiadają długości, szerkości i wysokości. Początek układu współrzędnych ma wartość (0,0,0).

Punkt (Point)

Wszyscy wiemy co to jest punkt. Zresztą to tzw. pojęcie pierwotne i nie definuje się go. Najważniejsze żebyśmy pamiętali, że kartezjańskim układzie współrzędnych opisujemy go, a raczej jego położenie, za pomocą trzech wartości x, y, x

Paramtery: położenie (x,y,z)

Wektor (Vector)

Podstawowy element matematyczny, który charakteryzuje się modułem, kierunkiem, zwrotem, punktem zaczepienia. Wektor to wartość skalarna, podobnie jak liczba, graficznym przedstawieniem wektora jest odcinek.

Paramtery: początek (x,y,z); koniec (x,y,z)

Zureks dla wikipedia.org

Odcinek (Line)

Odcinek to fragment prostej o określonych punktach początku i końcu.

Paramtery: położenie punktu zaczepienia x,y,z (start); kierunek (direction) określony za pomocą wektora; długość (lenght) określona za pomocą liczby

Krzywa (Curve)

Intuicyjnie wszyscy wiemy co to jest krzywa. W Grasshoperze jako krzywą rozumiemy fragment prostej o znaczącym promieniu.

Paramtery: początek (x,y,z); koniec (x,y,z), krzywizna,środek czy długość i więcej

Powierzchnia (Surface)

Często mylona z płaszczynzą (Plane). Umówmy się, że płaszczyzny są trzy XY, XZ, YZ i że możemy je obracać dowolnie wokół osi a ponadto są nieskończone, nie mają granic i są płaskie. Powierzchnia zaś to skończony fragment przestrzeni określony a pomocą dowolnej ilość krzywych, nie musi być ona płaska czy na przykład rozwijalna.

Paramtery: Określone przez krzywe konstruujące powierzchnię

Krzywizna (Curavture)

Chyba słyszęliście kiedyś jak ktoś mówił krzywizna drugiego stopnia (double curvature), ale co to oznacza? To cecha powierzchnii skonstruowanej za pomocą dwóch krzywych, np sfera i powierzchnia hiperboliczna. Potem są powierzchnie trzeciego i wyżych stopni.

Arytmetyka

Liczby całkowita (Integer)

Zbiór liczb całkowitych zawiera liczby, które nie mają wartości ułamkowej, no -17, 5, 25 czy 200 i 0. To zbiór liczb naturalnych wraz z ich wartościamo przeciwnymi i zerem.

Liczba naturalna (Natural)

Zbiór liczb naturalnych, to zbiór wszystkich dodatnich liczb, które nie mają wartości cząstkowej (ułamkowej).

Even Numbers/Odd Numbers

Tak w ramach pewności, parzyste i nieparzyste.

Wydaje się, że wszyscy to powinniśmy wiedzieć, ale jak się okazało na wcześniejszych warsztatch nie wszyscy wiedzieli, szczególnie, że nazwy są po angielsku. W kolejnym poście napiszę o dodawaniu wektorów, poliliniach i może trochę o listach, czyli o tym co sprawia dużo problemów.

Dla tych co mają dużo wolnego czasu polecam bryk, który można pobrać ze stron McNeela. Essential Mathematics w niezły sposób wyjaśnia zaiwłości matematyki dla tych co chcą pracować w Rhinocerosie czy Grasshoperze.

BIM- Jak działa ludzkie ciało?

Grupa inżynierów w brytyjskiej firmie ARUP podjęła ambitne wyzywanie wytłumaczenia dlaczego praca w systemie BIM jest taka ważna i jakie mogą być tego korzyści. Używając coraz bardziej popularnej technologii BIM  wymodelowali ciało ludzkie.

Projektanci prowadzący Projekt OVE postanowili zaprezentować swoją pracę na ostatniej konferenecji organizowanej przez Autodesk w Wielkiej Brytanii. "Naszym pomysłem było pokazanie budynku, który ma formę ciała ludzkiego a część techniczna tego ciała to narządy wewnętrzne " wyjaśnia Casey Ruthland z Arupa.

Instalacje HVAC (ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja) to płuca i układ oddechowy, instalacje elektryczne to system nerwowy itd. Jasne, że na początku podeszliśmy do tego z przymrużeniem oka. Nie spodziwaliśmy się tak daleko idących rozwiazań! Casey mówi, że rozwiązania konstrukcyjne oparte są na projekcie londyńskiego Gherkina musiały zostać jeszcze raz przemyślane i unowocześnione. Siatka konstukcyjna została zaaplikowana na wcześniej zeskanowany model ludzkiego ciała.

Potrzebowaliśmu siedmiu tygodnii, żeby zbudować model od podstaw, ostatecznie udało nam się uchwycić sposób myślenia architektów i inżynierów pracujących w Arupie. Gdy zaprosiliśmy inżynierów odpowiedzialnych za bezpieczeństwo pożarowe nie spodziewaliśmy się, że po przeprowadzeniu testów na ruchy powietrza i dymu w ciele zaproponują system tryskaczy, który sprawił że nasz obiekt się poci! Nasi specjaliści od elewacji sprawdzili jak skóra zachowuje się w różnych strefach klimatycznych.

Podczas pracy nad projektem architekci i inżynierowie natknęli się na wiele przeszkód, najtrudniejsze do pokoniania były:

• zachować geometrię anatomii ciała ludzkiego,
• odtworzyć pracę wszystkich systemów ciała ludzkiego,
• zdecydowanie które elementy mogą być potem użyte w rzeczywistych projektach

Inżynierowie Arupa wspominają, że zespół nauczył się wiele, ale przede wszystkim rozwinął technologię, które mogą być zastosowane w przyszłych projektach. Podczas modelowania poszczególnych systemów używali dobrze sprawdzownych metod jako podstawy, ale musieli je udoskonalić i sprawić, że są bardziej elastyczne, pozwalają na szybsze i bardziej złożone zmiany oraz na łatwiejszą wymianę informacji pomiędzy branżami. Podczas pracy nad systemem wentylacji wprowadzili parametry, które pozwoliły mu między innymi uczyć się i reagować na zmiany- algorytm, sam dostosowywał wielkości duktów wentylacyjnych, poziom hałasu itd. Udało się dzięki temu zaoszczędzić dużą ilość czasu i pieniędzy.

To kolejny krok w stronę mądrych (smart) budynków i optymalizacji pracy architektów i inżynierów.

Artykuł powstał na bazie magazynu Construction Manager.

NURBS kontra Mesh

Teraz Rhino jest w modzie.

Kiedy mówię Rhino, mówią: acha teraz już Max nie jest modny, a tyle się go uczyłem. Chyba trzeba wyjaśnić różnicę pomiędzy oprogramowaniem opartym na polygonach (meshu) i na nurbsach.Od dłuższego już czasu tłumaczę, albo staram się tłumaczyć, to na analogicznym przykładzie jakim jest Illustartor i Photoshop, mimo, że wydaje się, że są podobne działają na całkwicie innych zasadach, jeden oparty jest na krzywych drugi na rastrach. Tyle słowem wstępu.

Co to jest CGI? I co to jest mesh?

Computer-generated imagery to elementy grafiki komuterowej użytej w filmach, grach komputerowych, reklamach, zdjęciach; mówiąć CGI myślimy głównie o efektach specjalnych czy fantastycznych postaciach. Zwróćmy uwagę, że ideą CGI jest wirtulaność, założenie, że projekty pozostają w świecie wirtualnym.

Mesh to sposób opisywania geometrii za pomocą siatki wieloboków zwykle opartej na trójkątach lub kwadratach. Obiekty trójwymiarowe łatwo można poddać modyfikacjom i deformacjom. Modele oparte na meshu łatwo reprezentują skomplikowane geometrie (?) tj. części ciała, rośliny, krajobrazy.

Programy, które opierają się na meshu to np, 3dMax, Maya, Blender. Podczas eksportowania do innych programów otrzymujemy siatkę złożoną z krótkich linii.

Co to są NURBS? 

Znów z angielskiego Non-Uniform Rational B-Spline to kolejny sposób opisywania geometrii tym razem za pomocą krzywych lub powierzchnii przy pomocy kilku punktów kontrolnych. W związku z tym, że wszystko oparte jest na krzywych i punktach jest to sposób łatwy w kontroli i precyzyjny. Podczas eksportowania nurbsów do innych programów otrzymujemy linie (polylines i splines) oraz powierzchnie.

Cała geometria w prosty sposób może być zmienionia, musimy jedynie zmienić kształy czy profil krzywej wyjściowej.
Do modelowania NURBS użyjemy Studiotools, Mol... i oczywiście Rhino :)

Po prawej krzywe wyjściowe do konstrucji modelu ucha, po lewej gotowy model z widocznymi krzywymi pierwotnymi i wtórnymi (isocurves) powstałymi w czasie modelowania.

Dlaczego lepiej używać geometrii typu NURBS w modelowaniu architektury?

• Pozwalają łatwiej kontrolować geomterię, 
• Możemy eksportować linie (np. całe przekroje i  rzuty) do innych programów, 
• Łatwo upewnić się, że nie tworzymy geometrii, która ma krzywe drugiego i wyższych stopnii
• Całą geometrię musimy skonstruować, a proces przypomina budowę.

PS. Czytając artykuły tłumaczące różnicę pomiędzy NURBS i Polygons natknąłem się na jedno ciekawe spostrzeżenie. NURBS służą do konstruowania a Polygons do rzeźbienia. :)

BIM-Wstęp

Co oznacza skrót BIM?
Skrót pochodzi od angielskiego Building Information Modeling i oznacza nie mniej, nie więcej niż zapisywanie, gromadzenie, przetwarzanie i organizowanie informacji o budynkach za pomocą modelów trójwymiarowych. Niektórzy identyfikują to z wirtualną inwestycją budowlaną. Najczęściej wszyscy pytają czym się różni od CAD-a, i chyba najprościej przetłumaczyć nazwę przecież CAD to Computer Aided Drawing, czyli rysunek wspomagany komputerowo.

                                                                                                                    © DPR Construction

Dlaczego nie wystaczą już rysunki architektoniczne?
Prawdopodobnie wystarczą, ale BIM to kolejne narzędzie, która ma na celu ułatwić proces projektowy i przyśpieszyć pracę projektanta oraz branżystów z nim współpracujących. Dzięki używaniu parametrów trójwymiarowy model odpowiada na zmiany w czasie rzeczywistym. Być może przy prostych geometriach i małych obiektach takie modelowanie może wydawać się zbyteczne, ale przy większych obiektach czy bardziej skomplikowancych geometriach jest niezbędne. Poza tym model bimowski jest dużo bardziej szczegółowy, przyśpiesza proces wymiany informacji miedzy branżystami, pozwala na szybkie kosztorysowanie itd.

Co to jest IFC?
IFC, znów z angielskiego, a znaczy Industry Foundation Classes, to schemat, który służy na wymianę danych pomiędzy różnymi platformami bimowskimi. Ma ułatwiać komunikację i wymianę informacji pomiędzy różnymi  branżami, zwiększać wydajność pracy i czas powstawania projektu i ostatecznie budynku. 

Czy BIM jest drogi?Mogłoby się wydawać, że samo oprogramowanie jest dość drogie, np. Revit Architecture 2015 kosztuje 6.000 €, ale biorąc pod uwagę wartość inwestycji i to, że używając BIM czas pracy skróci się, wymiana informacji pomiędzy branżami będzie szybsza a sam obiekt zostanie ukończony wcześniej nie jest to znacząca kwota. 

Wiecej informacji znajdziecie na

:http://bimpoint.pl/http://www.bimtaskgroup.org/bim-faqs/

Przykłady zastosowania projektowania parametrycznego w architekturze.

Ostatnia dekada to rozkwit projektowania parametrycznego oraz metod fabrykacji. Wśród najlepszych realizacji minionych lat nie widać jednak znaczącej dominacji obiektów wymagających zdolności programistycznych. Czy faktycznie znajomość technik projektowania parametrycznego jest niezbędna? Skąd pewność, że za kolejne 10 lat moda na architekturę zbliżoną do form tworzonych przez naturę nie przeminie? Pewności nie mamy, ale nawet jeżeli nastąpi pełen powrót do tradycyjnych form, będą one projektowane z wykorzystaniem procesów parametrycznych.

Oto kilka powodów dla których według mnie warto poświęcić chwilę na zaprzyjaźnienie się z jednym z najnowszych nurtów w architekturze:

Tworzenie budynków zoptymalizowanych.

Przed napisaniem odpowiedniego skryptu nieodłącznym krokiem jest wypunktowanie ograniczeń jakim musimy stawić czoła, wszelkich warunków zewnętrznych do których należy się dostosować, cech budynku ze względu na jego przeznaczenie, konstrukcję oraz własnych preferencji. Dopiero znalezienie kompromisu pomiędzy tymi  składowymi pozwoli osiągnąć stu- procentową satysfakcję z projektu. Tutaj z pewnością wielką pomocą okazuje się  projektowanie parametryczne, gdzie jesteśmy w stanie przetestować szereg wariantów  oraz zdecydować który z wyników będzie dla naszego projektu najbardziej optymalny.

Przykład konfiguracji bryły w zależności od liczby podziałów elewacji oraz stosunku skrętu względem postawy:

Wielokrotne wykorzystywanie skryptu. 

Bardzo często czasochłonnym zajęciem przy modelowaniu 3d stają się żmudne czynności, takie jak tworzenie drugorzędnej zabudowy, barierek czy systemów elewacyjnych. Raz skonstruowany algorytm może zostać wykorzystany wielokrotnie przy najróżniejszych projektach.  Przykładowo na potrzeby jednego projektu poświęcamy czas na napisanie skryptu generującego na zadanej powierzchni szklaną elewację. Może to nam zająć w zależności od skomplikowania modelu, czasem dłużej niż standardowe modelowanie, jednak przy następnym projekcie, wymagającym podobnych zasad przy konstrukcji elewacji nowy model będzie kwestią kilku kliknięć przyciskiem myszki.

Znaczące zmiany założeń w trakcie projektu. 

Opierając swoją pracę o skrypt nie jest przeszkodą wprowadzenie takich zmian jak wysokość kondygnacji budynku, czy linia zabudowy, które wcześniej zostały określone jako jedne z danych wejściowych. Wprowadzamy nowe wartości będące parametrami naszego projektu,a nasz obiekt dostosowywuje się do nich natychmiastowo. Zaoszczędzając przy tym wiele czasu, możemy bez przeszkód dalej kontynuować swoją pracę.

Przykład zmiany podstawy bryły o wcześniej wybranych parametrach (5, 25%):

Przygotowanie do fabrykacji unikalnych elementów. 

Im bardziej nasz budynek jest skomplikowany geometrycznie, tym więcej rysunków będziemy zobligowani wykonać, aby możliwa była jego realizacja. Tutaj projektowanie parametryczne przyszło z niezastąpioną pomocą. Kwestią kilku minut może być przygotowanie zwymiarowanych i opisanych rysunków, bez względu na to czy potrzebujemy ich dwóch czy dwustu. Unikalne pliki przygotowane do druku 3d, frezowania lub wycinania laserowego możemy być w stanie wygenerować automatycznie bez względu na ich ilość.

Zmiana podejścia do projektowania. 

Moim zdaniem najważniejszy powód dla zainteresowania się architekturą parametryczną. Projektując w oparciu o dane oraz własną wiedzę w sposób w pełni algorytmiczny, uświadamiamy sobie co jest faktyczną wartością projektu. Nie realizacja własnych wizji, ale umiejętne i świadome pogodzenie wszelkich elementów mających wpływ na projekt (parametrów) pozwala na stworzenie najlepszego z możliwych dla naszych założeń budynku. Takie podejście nie zagwarantuje jednak nam nigdy najlepszego rozwiązania ze wszystkich możliwych, każdy architekt będzie się kierować własnym systemem wartości, doświadczeniem oraz odrębnym sposobem postępowania (algorytmem), co jedynie może nas uspokoić w kwestii  zastąpienia projektantów przez oprogramowanie.

Podstawowa różnica między modelowaniem a pisaniem algorytmów.

Grasshopper (tak, prawie wszystkie plug-iny związane z Rhinocerosem mają nazwy zwięrząt) to graficzny algorytm. To słowo, obok całki i logarytmu,  prawdopodobnie spędzało Wam sen z powiek. Nie jest takie starszne, trzeba je jedynie nieco oswoić.
W Rhino pracujemy na geometriach dwu i trzywymiarowych, w Grasshopperze natomiast jedynie na algorytmach odpowiedzialnych za reprezentację graficzną. Jeśli zajrzycie do Słownika Języka Polskiego, żeby zobaczyć co to jest algorytm dowiemy się, że  to określony sposób rozwiązania jakiegoś problemu, składający się z ciągu następujących po sobie czynności 


Przykład.


Wyobraź sobie, że modelujesz dwunasto piętrowy budynek, jednym z elementów, które musisz wymodelować są kolumny. Poniżej zobaczymy jak robimy to w Rhino.
Najpierw, na wcześniej ustalonej siatce, rysujemy okręgi o danej średnicy, a potem je wyciągamy (extrude), kopiujemy na kolejne piętra i gotowe,
Po godzinnym spotkaniu z inżynierem budowlanym okazuję się, że sitaka jest za rzadka a kolumy te z parteru mają za mały obwód, natomiast te z kolejnych pięter mają za duży obwód... Musisz powtórzyć cały cykl od początku.

Zobaczmy, czy można to szybciej zrobić w Grassopperze.
Przecież tutaj nie pracujemy na geomterii, ale raczej na logice stojącej za nią. Raz określony algorytm działania daje różne rezultaty, w zależności od wybranych parametrów. Możemy nie tylko zmienić promień kolumn, ale także rozstawienie ich na siatce, a dodając kolejne właściowości dużo więcej, każda kolejna zmiana dla nas to w rzeczywistości zmiana parametrów. Zobaczmy poniżej.

Dzięki Grasshopperowi możemy usprawnić przygotowanie projektu a także być bardziej elastyczni i szybciej reagować na zmiany.

Czekamy na komentarze.