Кулата Урбах – първата структура в света, направена от самооформящо се дърво

През 2019 г. немската провинция Баден-Вюртемберг организира първата зелена инициатива, която се случва едновременно на 16 локации. Така нареченото градинско шоу разхожда посетителите из цялата долина на Ремс. За събитието се създават 16 уникални архитектурни обекта. Един от тях е единствената по рода си кула “Урбах” (Urbach Tower), която е първата структура в света, построена от самооформящо се дърво. Тя е реализирана от института по изчислителен дизайн (ICD) и института по строителни конструкции и конструктивно проектиране (ITKE) към университета в Щутгарт.

Четете тук за друг проект на институтите – Строителство с роботи

Кулата Урбах. Снимка: www.icd.uni-stuttgart.de

Смяна на парадигмата или скъсване с настоящия модел на мислене в архитектурата

В архитектурата все по-често се говори за смяна на мисловния модел спрямо начина, по който се борави с ресурсите и строителните материали. Към архитектурния дизайн често се подхожда първо чрез определянето на формата и чак след това на материалите, с които тя може да се реализира.

В изследователските среди обаче подходът е точно обратният. В контекста на иновативните материали винаги се изхожда от възможностите на отделния материал да постигне различни форми и обеми. По този начин чрез дълбоко изследване на конструктивните качества се прилага обратния начин за създаване на структура или материя – начинът на формообразуването.

Какво представлява методът на формообразуване?

Параметричните конструкции се определят чрез оптимизация на формата по различни параметри. Тези параметри включват фактори като конструктивните лимити на материала, неговото количеството и пространствените особености на локацията, отредена за създаването на самата архитектура.

С помощта на различни софтуери се програмират зададените параметри – лимитации, и след това се започва итерационен процес, който изчислява множеството варианти на възможните конструкции, което от своя страна генерира редица вероятни форми. Това е изключително опростено обяснение на сложния процес,  за който се изисква невероятна компетентност в програмирането и двата института на университета в Щутгарт – ICD и ITKE са повече от експерти в това.

Схема на структурния анализ и оптимизацията. Снимка: www.sciencedirect.com

Визуализация на финалните параметри. Снимка: www.sciencedirect.com

Как се проектира със самоооформящо се дърво?

За формообразуването на “Кулата Урбах” се използва едно главно качество на дървото, което нерядко се възприема като проблемен аспект, а именно способността му да се изкривява при промяна на съдържанието на влага в него. За направата на структурата на кулата това качество се утилизира максимално, и довежда до финалния дизайн.

Самооформяне чрез промяна на влажността. Снимка: www.sciencedirect.com

Той е своеобразен израз на това как изглежда симбиозата между модерните технологии и природата.

Оформянето на дърво чрез неговото овлажняване всъщност не е нов метод. Той се използва от векове в лодкостроенето, често и в мебелния дизайн, но досега не е бил прилаган конструктивно в архитектурата. Това, което успяват да програмират немските инженери е контролирано подуване и свиване на дървото след сушене, нужно да доведе до направата на определена форма. Точното предопределяне и предсказване на деформацията след изсушаване е ключов аспект, който не е имплементиран в архитектурна творба до този момент.

Завършената форма на кулата се състои от 12 индивидуални панела, които достигат височина до 14 метра и са дебели само 9 сантиметра. Всеки панел се състои от няколко слоя смърчови плоскости, които след стандартизиран процес на сушене са ламинирани заедно и застопорени върху цилиндрични рамки.

Всеки слой е с различна ориентация на влакната, като се образуват така наречените CLT (cross laminated components) плоскости, оптимизиращи здравината на формата. Следващата стъпка от процеса включва 5-осово CNC фрезоване на всеки от 12-те панела, като нужното време за обработката на всеки панел е не повече от 90 минути.

CNC фрезоване на панелите. Снимка: www.achimmenges.net

След като влажността на дървените елементи е свалена до 12% и финалното оформяне е приключило, в сглобени групи по 3 панела целият павилион се транспортира до крайната локация. Там в рамките на един ден той е сглобен от само 4-ма човека без нуждата от специални поддържащи конструкции. Общо структурата на всички елементи в кулата се състои от 5 слоя. Последният има ролята на външна обшивка, която хомогенизира финалната визия.

За завършек и предпазване на визията на дървото от природните фактори, се поставя слой от неорганичен материал, който предпазва повърхността от слънчева радиация и гъбични атаки.

Защо е важно да знаем за този проект?

Лекотата на спираловидната форма е плод на материалната оптимизация. Тя е израз не само на съвременния архитектурен език, но и на дигиталната революция в строителството. Кулата не служи само повърхностно като визуален символ на долината Ремс.

Снимка: www.achimmenges.net

Факт е, че целия процес по произвеждането й се е случил на локално ниво – от фазата на проектиране до набавянето на материалите и обработването им. Така изглежда устойчивостта в архитектурата. Важно е да подхождаме обмислено с използването на ресурсите, които употребяваме и да сме наясно с факта, че в повечето случаи можем да ги намерим на местно ниво.

Четете повече за Аpple и най-големия карбонов покрив в света