6 примеров, как параметрика помогла в реализации парка и филармонии «Зарядье»

Архитектор Максим Малеин — о типичных вызовах из практики, которые решали с помощью алгоритмов и скриптов за два года работы у стен Кремля.

6 примеров, как параметрика помогла в реализации парка и филармонии «Зарядье»

Максим Малеин — один из главных экспертов параметрического проектирования в России. В «Зарядье» он работал над фасадами четырех павильонов и мощением, собирал общую 3D-модель и параллельно для бюро ТПО «Резерв» занимался геометрией главного зала филармонии.

Делиться опытом Максим будет и в рамках интенсива PRO «Параметрическое проектирование» в МАРШе. За три месяца участники изучат Rhino и Grasshopper и разработают и реализуют собственные мокапы фасадных панелей. Заявки принимают до 26 октября.


Ледяная пещера

Фасады всех четырех павильонов парка сделали из стеклофибробетона. Его привыкли использовать для лепнины и декора, но такие передовые бюро как ZHA или Snøhetta применяют панели из СФБ для любой своей нелинейной геометрии.

Парк «Зарядье»

Если из стеклофибробетона делают целые фасады, то их разбивают на отдельные панели. Дальше для каждой панели создается уникальная опалубка, куда и заливают или пневмонабрызгивают бетонный раствор. В панели закладываются крепления, которыми уже и подвешивают фасад на подконструкцию.


1. Разделить сложную форму на панели

Проблема: Фасад «Ледяной пещеры» в деталях проектировали уже после отлива конструктива и вряд ли стоит надеяться, что на стройке отольют всё с точностью по чертежам. Поэтому задача стояла не только разбить модель на элементы, но и адаптировать ее под реальные условия. А уже после получить чертеж каждой панели.

Решение: Предварительно на стройке сделали 3D-сканирование всего конструктива: с нескольких точек сняли объект, склеили и получили облако из нескольких миллионов точек. На это облако уже накладывалась 3D-модель, сверялась геометрия и вычислялись лишние пересечения.

Чтобы найти поставщиков, которые бы изготовили фасад, нужно было разбить всю модель на панели. Причем по площади каждая панель не должна была превышать 6 кв. м, иначе она бы просто получилась слишком тяжелой и могла изменить форму. 3D-модель через алгоритмы разрезали на панели. Получилась полная промаркированная номенклатура, которая уже и отправлялась разным подрядчикам для оценки работы.

Парк «Зарядье»Адаптированная геометрия фасада, наложенная на 3D-скан, и панелизация фасадов медиа-центра

Правда, в итоге из-за сжатых сроков от идеи фасада из панелей пришлось отказаться. Фасады павильонов сделали по технологии торкретирования. Вместо отливки каждого элемента, стеклофибробетон набрызгивали по месту на сетку.


2. Распределить 12 тысяч кронштейнов по фасаду

Проблема: Сетка под стеклофибробетон должна была уже создавать форму будущей пещеры. И было решено навешивать ее на стальные кронштейны-«шпильки», которые опоясывают все здание с равным шагом. Всего таких «шпилек» было порядка 12 тысяч и каждой нужно было дать свою длину.

Решение: Технология работ была разработана специально для этого проекта: прикрепить к бетону «шпильки», на «шпильки» повесить сетку, вначале крупную, чтобы форму поймать, потом мелкую сетку, и набрызгивать раствор снаружи. Но чтобы правильно поймать форму, каждая «шпилька» должна быть своей длины. И параметрическая задача заключалась в том, чтобы перевести исходную геометрию фасада в длины этих «шпилек».

Всё делали прямо на стройке. Строители с шагом 40 сантиметров вкручивали «шпильки» в бетон. Максим в это время с таким же шагом на модели расставлял эти же «шпильки», чтобы получить их пересечения с фасадом. Соответственно, на каждом перекрестье получалась нужная длина «шпильки». Все эти данные распечатывали в виде сечений, где каждый элемент был пронумерован по высоте и по длине. Рабочим оставалось закрутить гайки на нужную длину, а лишнее обрезать. Потом навесить сверху сетку и начать забрызгивать.

Парк «Зарядье»Фрагмент сечений для рабочих. На фото видна закрепленная на «шпильках» сетка


Филармония

Филармонию открывали на год позже самого парка. Особенное внимание здесь было акустическим требованиям зала. Работа в команде строилась по общей координационной модели в ArchiCAD, из которой получали все чертежи. И была модель в Rhino, где делали сложные формы зала, — средствами ArchiCAD это сделать невозможно. Поэтому приходилось постоянно совмещать работу такой двойной связью: из ArchiCAD экспортировали чертежи, переводили в Rhino, корректировали там 3D-модель и отправляли ее обратно в ArchiCAD.

Парк «Зарядье»

За акустику зала отвечал японский инженер Ясухиса Тойота. Он же, например, работал над филармонией в Гамбурге по проекту Херцога и де Мерона. Поэтому требования были самые высокие, как к геометрии зала в целом, так и к отдельным элементам.


3. Проследить на всей площади глубину почвы

Проблема: знаменитый холм «Зарядья» стоит точно на зале. Это тонны грунта, нагрузка от которого передается прямо на конструкции филармонии. По расчетам балок зала глубина земли в каждой точке холма не должна была превышать 2,5 метров.

Решение: Чтобы соблюсти глубину, специально сделали скрипт, который показывал на цветовой карте уровень почвы в каждой точке. На основе карты уже создавались схемы, чтобы контролировать глубину на всех сечениях. И уже отталкиваясь от этих схем, формировалась геометрия самого холма.

Парк «Зарядье»Анализ глубины рельефа


4. Распределить акустический микрорельеф

Проблема: Качество звука во многом зависит от микрорельефа на стенах. По сути, это нерегулярные неровности на стенах, которые должны дробить звуковую волну, чтобы избежать ненужных концентраций звука в разных местах. При этом узор панелей нельзя повторять, он должен сильно отличаться по всей площади.

Решение: Первый тип рельефа был сделан нишами-волнами. Их размер специалисты по акустике задавали в пределах, в которых этот микрорельеф может варьироваться. Но главным требованием была именно нерегулярность рисунка.

И как оказалось, просто разбросать эти волны достаточно сложно. Писался специальный скрипт, который распределял рисунок по всем плоскостям. Причем он мог считать один вариант 12 минут. В итоге выбирали тот, который выглядел эстетично и обеспечивал достаточную поверхность микрорельефа.

Парк «Зарядье»Оптимизация распределения микрорельефа. Фото © Илья Иванов

Как это делали на производстве: Когда утвердили рельеф, 3D-модель отправили на производство, где роборука вырезала волны в заготовках. Все поверхности с рельефом поделили на панели и дальше уже обрабатывали их с помощью преобразования 3D-модели в компьютерный код для роборуки, которая фрезеровала каждую волну.


Каждая панель была сделана из скленной фанеры, поверх которой шел слой МДФ


5. Расположить 15 тысяч деталей по сложной геометрии

Проблема: Второй тип микрорельефа набирали уже из отдельных деревянных треугольных пирамид. По требованиям акустики их вариаций должно было быть максимально возможное число. И все их нужно было распределить по площади как можно разнообразнее.

Решение: Всего таких деревянных элементов заложили 18 типов, и каждый еще можно было применить вверх ногами. Дополнительно были и нетиповые элементы, которые подрезаны с одной стороны под вентиляцию.

Проблемы возникали на стыке геометрии, когда эти типовые элементы упирались в дверные проемы, люки, съемные элементы для закрытия конструкций. И часто приходилось все пирамиды раскладывать вручную, так было быстрее. Это тот случай, когда алгоритм не был так полезен. Он успешно разбрасывал в случайном порядке эти элементы, но часто выходили неудачные наложения. Алгоритму всё равно, а глаз сразу замечает, поэтому приходилось совмещать параметрику с ручным трудом.

Парк «Зарядье»Фото © Илья Иванов


6. Вывести каждый элемент на чертеж

Проблема: Утвердив рисунок второго типа микрорельефа, оставалось разбить поверхность из этих 15 тысяч пирамидок на отдельные панели. Нужно было пронумеровать не только сами панели, но и все пирамиды внутри, чтобы рабочие на производстве просто по номерам типовых элементов собирали каждую панель.

Решение: Через серию алгоритмов прямо в Rhino собрали своеобразный BIM. Каждому элементу через скрипт присваивалась информация: имя, на какой панели он лежит, какие у него габариты.

Так удалось автоматизировать создание чертежей. Для этого процесса уже был другой специальный скрипт, который брал каждый элементик и по заданной информации рисовал все элементы панели на плане. В итоге получалась вся развертка с размерами и схемой по каждой панели: рабочие просто по инструкции набирали из пронумерованных пирамид всю конструкцию.

Если бы это не было запрограммировано, любые изменения вносились бы очень долго. Например, по ходу проекта сдвигался дверной проем и нужно было переложить другие панели. Или менялась геометрия зала, и нужно было все заново вырезать. С алгоритмом чертежи быстро обновлялись и просто перевыпускались.

Парк «Зарядье»Фрагмент чертежей раскладки акустических панелей и их вид на 3D-модели


 Как архитекторам создавать алгоритмы 

Под все разобранные задачи писались свои скрипты. И в этом плане строительная индустрия ставит каждый раз вызовы — прошлые наработки использовать сложно, ведь новый проект разрабатывается с нуля.

Но собираются новые алгоритмы все равно на основе универсальных инструментов, которые и помогают автоматизировать процесс. Один из таких примеров разбирался в публикации о параметрике для интерьеров. Полную технологию работы можно будет освоить на трехмесячном интенсиве PRO «Параметрическое проектирование».

Участники программы не только научатся работать в связке Rhino+Grasshopper, но и создадут прототипы фасада и реализуют их на производстве. Успейте записаться до 26 октября.

РАССЫЛКА arch:speech
 
Свежие материалы на arch:speech


Загрузить еще