Facebook

Futurystyczne inwestycje - od projektowania do realizacji

Z:A 82

KATEGORIA: Temat wydania

Rewolucja cyfrowa rozbudziła wyobraźnię projektantów i otworzyła nowe możliwości. Jak zatem będzie wyglądać architektura przyszłości?

Jeszcze kilkanaście lat temu rozmowa o futurystycznych projektach prawie zawsze dotyczyła inwestycji o ogromnych budżetach, realizowanych gdzieś w dalekich krajach. Miałem okazję nad kilkoma pracować, zobaczyć je i mieć czas na krytyczne spojrzenie. Dzisiaj pomysły na rewolucję w tworzeniu architektury płyną dosłownie z każdego zakamarka internetu – bo to tam przeniosła się batalia o wizję przyszłości. Dzięki ogromnej mocy obliczeniowej komputerów, które każdy z nas ma na biurku, możemy tworzyć superrealistyczne wizualizacje i wraz ze specjalistami od marketingu przekonywać, że to właśnie my, tu i teraz, mamy patent na wielki przewrót. Przyznam, że naprawdę coraz trudniej oddzielić obraz wygenerowany komputerowo od rzeczywistości i marketing od prawdziwych korzyści.

W artykule zaprezentuję trzy zupełnie różne „futurystyczne” inwestycje, które dopiero co zostały ukończone bądź są nadal w budowie. Każda z tych realizacji to unikalny pomysł nie tylko na konkretny budynek w danym miejscu, ale też na projektowanie i realizację architektury w przyszłości.

Muzuem przyszłości - Dubaj

Przyjrzyjmy się zatem pierwszej realizacji. Czy może być coś bardziej futurystycznego niż budynek muzeum przyszłości? Ten zapowiadany hucznie obiekt w Dubaju to inwestycja, która miała w swoim zamierzeniu przenieść dynamicznie rozwijający się kraj do czołówki najbardziej innowacyjnych państw w dziedzinie architektury na świecie. Dubaj miał wyznaczać trendy, a nie jedynie za nimi podążać.

     Obiekt zaprojektowano jako poetycki akcent w przestrzeni miasta o gęstej wysokościowej zabudowie. Całe założenie składa się z kilku poziomów ukrytych wewnątrz sztucznego wzgórza, na którym ustawiony został budynek o kształcie spłaszczonego torusa. Całość o wysokości ok. 78 metrów, czyli niewiele jak na to miejsce. Eliptyczny kształt obiektu reprezentuje ludzkość, zielone wzgórze, na którym jest posadowiony, to Ziemia, a otwór w budynku symbolizuje niepewną przyszłość, jaka na nas czeka (niektórzy odczytują go jako symbol okna, przez które mamy spoglądać w przyszłość). Fasada „przemawia” do obserwatora poezją Jego Wysokości Szejka Mohammeda Bin Rashid Al Maktouma, wykaligrafowaną na całej jej powierzchni.

     Zorganizowany w 2015 roku konkurs na muzeum wygrała lokalna pracownia architektoniczna Killa Design. Twórcy postawili sobie wysoką poprzeczkę, decydując się na tak prostą, a zarazem ekstremalnie skomplikowaną technologicznie formę. Z tego powodu, w porozumieniu z inwestorem, zdecydowali się od razu na zatrudnienie zewnętrznego konsultanta firmy BuroHappold Engineering, która miała wnieść do projektu swoje wiedzę i doświadczenie w dziedzinie nowoczesnych sposobów projektowania. Udział brytyjskich weteranów na tym polu gwarantował, że budynek będzie miał szansę na realizację. Przy projektowaniu od początku założono radykalne podejście i zdecydowano o pracy w pełnym środowisku BIM 3D i 4D, wspomaganym projektowaniem parametrycznym. Jak wynika z wypowiedzi autorów, była to trudna decyzja, gdyż spora część kadry nadal była przyzwyczajona do tradycyjnej metody opartej na rysunkach 2D. Zastanówmy się więc, jak te technologie wpłynęły na projekt i możliwość jego realizacji. Praca konkursowa została wymodelowana w uproszczony sposób w programie 3D i z pewnością na tym etapie nie zastanawiano się, jak zrealizować taki budynek. Schody zaczynają się, kiedy trzeba zająć się projektem na poważnie i wizualizacje przekuć w konkretną dokumentację projektową. Dlaczego BIM i projektowanie parametryczne były tutaj kluczowe? Czy taki budynek jest możliwy do opracowania w tradycyjnych technologiach? Wbrew marketingowym zapewnieniom dostawców oprogramowania sądzę, że tak – da się taki budynek zaprojektować w programie do rysunku 2D. W końcu przy użyciu jeszcze bardziej prymitywnych narzędzi projektowano wspaniałe katedry o równie skomplikowanych i fantazyjnych formach. Jednak budowa wirtualnego modelu daje nam ogromny potencjał do optymalizacji projektu na wielu płaszczyznach. Przyjrzyjmy się chociażby konstrukcji. W przypadku budynku muzeum przyszłości opracowano aż 12 wirtualnych modeli, na których testowano i mozolnie poprawiano stalowy szkielet torusa. BuroHappold do optymalizacji wykorzystało specjalnie napisane skrypty, przy pomocy których wykonano nieskończoną ilość obliczeń, co pozwoliło opracować konstrukcję składającą się z 2400 precyzyjnie ułożonych elementów przestrzennych o jednakowym przekroju. Na bazie setek symulacji upewniono się, że liczba węzłów szkieletu, masa stali czy nawet sekwencja montażu są najlepsze z możliwych. W podobny sposób usprawniono instalacje, rozkład funkcji we wnętrzu, zużycie energii i wiele innych aspektów inwestycji. Kolejną kluczową rolę w realizacji budynku odegrała międzybranżowa koordynacja na wspólnej platformie CDE. Stałe śledzenie kolizji między podwykonawcami projektu pozwoliło na dopracowanie wszystkich trudnych elementów do perfekcji jeszcze przed rozpoczęciem prac w rzeczywistości.

     W fazie realizacji wykorzystano zarządzanie całym procesem w BIM 4D (model 3D + sekwencja budowy) oraz technologię skanu 3D, dzięki której na bieżąco sprawdzano wykonane na budowie elementy i porównywano je z modelem wirtualnym budynku. Dzięki temu o 65% zredukowano poprawki na budowie i o 50% poprawiono produktywność. Podano też do wiadomości, że decyzja o wykorzystaniu algorytmów w projektowaniu i zarządzaniu budową pozwoliła na oszczędności w zużyciu wody o 45% i energii o 25%. Osiągnięcia ważne, gdyż inwestor stara się o certyfikację LEED Platinum. Czy są to dane prawdziwe? Trudno powiedzieć, na pewno budynek powstaje i zdaje się nie odbiegać estetycznie ani funkcjonalnie od koncepcji. Ciekawostką jest też innowacyjna metoda produkcji paneli fasady. Ich skomplikowane formy wycinane są przez roboty w bardzo złożonym procesie – dziennie powstają tylko cztery sztuki. Przy projektowaniu i realizacji budynku wykorzystywany jest też intensywnie druk 3D, co pozwala na pracę na fizycznych modelach, które są dodatkową pomocą dla zespołu. Budynek niebawem zostanie oddany do użytkowania.

Muzeum przyszłości, Dubaj, proj. Killa Design, Il. Shutterstock / Sanoop.cp

 

Budynek wydrukowany w technologii 3D

Czy druk 3D ma zastosowanie w architekturze? Wydaje się, że to idealna technologia – wystarczy odpowiednio powiększyć urządzenie i już możemy drukować całe budynki. W założeniu to proste i genialne, w rzeczywistości – niezwykle trudne. Obecnie techniki druku 3D opierają się w uproszczeniu na drukowaniu jednego rodzaju materiału, najczęściej tworzywa sztucznego, żywicy, a nawet już metalu. Prawdziwe budynki nie są jednak tak proste i homogeniczne w swojej strukturze. Przeciętna współczesna ściana zewnętrzna jest dosyć złożonym systemem materiałów. Mamy m.in. warstwę nośną, izolację termiczną, hydroizolację, wykończenie. Drukarki 3D nie są w stanie poradzić sobie z takim zróżnicowaniem materiałów i połączeń, wobec czego wiele prób drukowania budynków w technologii 3D to, co najwyżej, osobliwe i pokraczne eksperymenty, które po krótkim okresie zmasowanej publikacji na różnych branżowych portalach trafiają na śmietnik. Zdecydowanie to jeszcze nie architektura do zamieszkania.

     Rewolucję w tym temacie obiecuje firma PERI. Ma ona za sobą pierwszą udaną realizację drukowanego budynku mieszkalnego na terenie Niemiec w Bawarii.
Założenia firmy są klarowne – drukując budynki, chcą ograniczyć do minimum wpływ dostępności pracowników budowlanych na koszt i czas realizacji. W kontekście obecnych czasów, kiedy znalezienie ekipy na budowę graniczy z cudem, są to całkiem trafne założenia. Tym bardziej, że firma PERI chce skierować swoją ofertę głównie do indywidualnych inwestorów i budownictwa mieszkaniowego. Technologia jest już na tyle dojrzała, że firma zdecydowała się wprowadzić ją w życie, i 17 września 2020 roku rozpoczęła budowę pierwszego w pełni funkcjonalnego obiektu. Po zaledwie 100 godzinach drukowania powstała konstrukcja małego budynku wielorodzinnego o powierzchni 380 m2, w którym mieści się pięć mieszkań. Całość procesu budowy oszacowano na 10 miesięcy, co już jest znaczną rozbieżnością od zaledwie 100 godzin drukowania. O co zatem chodzi i dlaczego tak długo to trwa? Po pierwsze drukowana jest jedynie konstrukcja ścian. Pomysł opiera się na użyciu specjalnej mieszanki betonowej autorstwa HeidelbergCement AG, której używa robot drukujący BOD2, wyprodukowany dla PERI przez duńską firmę COBOD. Nakłada on mieszankę warstwę po warstwie, tworząc pustą w środku ścianę, która na późniejszym etapie zostaje wypełniona materiałem izolującym. Gdy jednak przypatrzymy się dokładniej temu procesowi, to od razu widać, że drukarka sama nie radzi sobie z wieloma pracami na budowie. Ręcznie układane są łączniki warstw, nadproża, wstawiane okna itp. Nie jest to zatem technologia w 100% automatyczna, można zaryzykować stwierdzenie, że nie jest nawet w 50%, ale stara się używać druku 3D tam, gdzie jest on najbardziej uzasadniony i przynosi realne korzyści.

Pierwszy budynek mieszkalny wykorzystujący druk 3D, Beckum, proj. MENSE-KORTE ingenieure + architekten dla firmy Hous3Druck GmbH, fot. PERI AG

     W tym przypadku budynek również niebawem zostanie oddany do użytkowania, rozpoczynają się też nowe inwestycje z użyciem tej technologii, głównie w małej skali. Mocną ofensywę w technologii wznoszenia budynków za pomocą drukarek 3D obiecuje też Dubaj. Powstał tam niewielki budynek biurowy o nazwie „Biurowiec przyszłości”, w którego realizacji brała udział znana firma Gensler. Jest to również jeden z pierwszych budynków użyteczności publicznej wzniesiony w tej technologii po serii eksperymentów nie zawsze zakończonych sukcesem. Dubaj deklaruje, że chce zostać światowym centrum druku 3D i już w 2030 roku 25% budynków w mieście będzie wykonana za pomocą drukarek. Znając jego zasoby finansowe i determinację, czekam z niecierpliwością na rozwój sytuacji. Zastanawiam się jedynie, jak tak niewielkie budynki będą w stanie zaspokoić tak wielkie ambicje? Czy Dubaj porzuci wielkie inwestycje, żeby cieszyć się minirealizacjami obiektów drukowanych? Przyszłość pokaże.

Budynek składa się z trójwarstwowych ścian szczelinowych, które są wypełnione masą izolacyjną, fot. PERI AG

U-Build – sam budujesz

O jeszcze mniejszej skali inwestycji myśli Studio Bark, autor U-Build, według którego przyszłość to dom w paczkach, a do jego postawienia potrzebne będą jedynie młotek, wiertarka oraz „szwagier”. System jest bowiem przeznaczony do prostego montażu całych budynków przez 1–2 osoby. W założeniu już dzisiaj można przy użyciu tej technologii wznosić obiekty do trzech kondygnacji i o prostej konstrukcji do rozpiętości 5–6 metrów. Można pomyśleć, że to kolejny system modułowy – nic nowego. I tutaj właśnie wkracza nowoczesna technologia. U-Build w założeniu będzie systemem rozproszonym. Projekt domu, opracowany za pomocą specjalnego oprogramowania parametrycznego, ma być wykonywany lokalnie przez niewielkie zakłady, które mają na swoim wyposażeniu maszyny CNC. Nie będzie to więc model produkcji oparty na centralnym zakładzie, z którego wysyłane będą elementy. Co więcej system ten pomyślany jest jako demontowalny. Wpisuje się zatem idealnie we współczesny trend recyrkulacji materiałów w środowisku. Budynki konstruowane są z bloków o module 300 milimetrów. Bloki te to w uproszczeniu niewielkie skrzyneczki wykonane ze sklejki. Łączą się ze sobą, tworząc sztywny szkielet konstrukcyjny budynku. Skrzyneczki następnie wypełnia się naturalnym materiałem izolacyjnym, takim jak wełna drzewna czy wełna owcza. Hydroizolacje zapewnia użycie specjalnych membran dostarczanych wraz z systemem. Wykończenie elewacji przewidziane jest jako dowolne, najlepiej z użyciem lokalnych materiałów. Pierwszym kompletnym budynkiem wzniesionym w systemie U-Build jest Box House w Graven Hill w Wielkiej Brytanii, proj. Studio Bark. Budowę obiektu ukończono w 2018 roku. Inwestor, młoda osoba, bardzo zachwala niewielki koszt budowy i możliwość adaptacji domu. W przyszłości planuje jego rozbudowę o jedną sypialnię, co ma być niezwykle proste.

Box House, budynek wybudowany w technologii U-Build, Bicester, Wielka Brytania, proj. Studio Bark, fot. Studio Bark / Lenny Codd

 

     Przyznam szczerze, że bardzo liczę na ten i podobne projekty, które, moim zdaniem, są zdecydowanie bardziej realną propozycją rewolucji we wznoszeniu budynków. Dzięki dostępności technologii zanika powoli granica pomiędzy profesjonalnym budownictwem i tym, co możemy przysłowiowo „zmontować w garażu”. Jest to też w pewien sposób zatoczenie koła, gdyż tego typu cyfrowa modularność pozwala budować lokalnie przez samych mieszkańców, jak to miało kiedyś miejsce.

Modularny dom drewniany, Box House, proj. Studio Bark, fot. Studio Bark / Lenny Codd

Wnętrze obiektu Box House, fot. Studio Bark / Lenny Codd

Podsumowanie

Wizja przyszłości architektury nie jest jednorodna. W zasadzie to tylko wierzchołek góry lodowej, jaką są codziennie pojawiające się rewolucyjne pomysły na projektowanie i budowanie. Staram się w swojej praktyce śledzić i analizować nowości, a w miarę możliwości też je testować. Część z nich, jak projektowanie BIM, skanowanie 3D, użycie oprogramowania parametrycznego, z powodzeniem stosujemy w codziennej pracy. Pamiętajmy, że przyszłość architektury to już nie tylko wielkie inwestycje, przy których pracują ogromne zespoły. Miejsce na prawdziwe innowacje jest teraz, jak nigdy wcześniej, dosłownie na naszym biurku. •

Technologia modularna U-Build. Budynki konstruowane są z bloków o module 300 milimetrów; The Shed Project, proj. Bark Studio, fot. Studio Bark / David Jensen Photography

 

Wojciech Gawinowski
Wojciech Gawinowski
Architekt IARP

główny projektant Vostok Design, absolwent Wydziału Architektury i Urbanistyki na Politechnice Wrocławskiej, pasjonat wykorzystania nowych technologii w projektowaniu i fabrykacji

reklama

Warto przeczytać