Новые биомиметические павильоны от Штутгартского университета: один из дерева, другой – из композитного волокна.
На Федеральной садовой выставке (Bundesgartenschau – BUGA), которая проходит сейчас в немецком Хайльбронне (эта масштабная биеннале ландшафтной архитектуры проводится в разных городах страны с 1993), среди прочих экспонатов появились павильоны «биологического происхождения». Один изготовлен из дерева, другой – из композитного волокна. Легкие конструкции, способные выдерживать большую нагрузку, спроектированы и построены подразделениями Штутгартского университета – Институтом вычислительного проектирования (ICD) и Институтом строительной конструкции и конструктивного проектирования (ITKE). На примере этих двух сооружений ученые продемонстрировали влияние цифровых технологий на строительство и архитектуру будущего.
Деревянный павильон представляет собой 7-метровый навес, сложенный по принципу трехмерной головоломки. Прообразом конструкции послужил панцирь морского ежа, морфологию которого мультидисциплинарная команда изучала в течение последних десяти лет.
Оболочка собрана из 376 многоугольных сегментов, изготовленных из ЛВЛ-бруса. Каждый такой сегмент – своего рода полый «ящик» с большим отверстием в нижней стенке. Отверстие дает доступ к скрытым соединениям внутри «ящика» во время сборки.
Компоненты скрепляются между собой пальцевым соединением – примерно как пластины, формирующие панцирь морского ежа. Гидроизоляцию обеспечивает слой из EPDM-каучука. Несущая способность такой конструкции составляет 36,8 кг/м2.
Все этапы производства – начиная от сборки конструкции и заканчивая проверкой ее качества – полностью автоматизированы и контролируются двумя миллионами строк компьютерного кода. Специально для проекта была создана роботизированная платформа, которая изготовляла детали для корпусов-многогранников и собирала их воедино.
Фрезеровка одного сегмента заняла 20-40 минут, а сборка – около восьми. Полностью павильон возвели за 10 рабочих дней. Все элементы навеса предназначены для повторного использования – это значит, что павильон можно забрать с BUGA и «развернуть» в любом другом месте.
Деревянный шатер обеспечивает хорошую акустику, здесь можно проводить концерты и другие публичные мероприятия. Особенно атмосферно он смотрится ночью, когда в предусмотренных отверстиях загораются тысячи светодиодных ламп.
Второй павильон от ICD и ITKE, украшающий выставку в Хайльбронне, сделан из искусственных волоконных композитов. В животном мире, поясняют ученые, большинство несущих конструкций тоже состоят из волоконных композитов: целлюлозы, хитина, коллагена. Особенностью таких «строений» является их точная «калибровка»: в живых организмах структура, направленность и плотность конструктивов «просчитаны» так, чтобы «расход» материала был сведен к минимуму и был строго обоснован.
Исследователи перенесли этот биологический принцип в архитектуру, а в качестве строительного материала выбрали стеклопластик и углепластик. На павильон ушло более 150 000 метров таких волокон.
Каркас образуют 60 «брусов» из композитного волокна, на изготовление одного роботы потратили от четырех до шести часов. Сверху решетка полностью закрыта прозрачной мембраной из ETFE-пленки. Павильон занимает площадь около 400 м2.
Экспериментальное сооружение и выглядит чрезвычайно легким, и на деле является таковым: оно весит примерно в пять раз меньше, чем аналогичная конструкция из стали. Павильон способен выдержать нагрузку в 7,6 кг/м2.
Проект демонстрирует, как многолетнее исследование биологических принципов в сочетании с новейшими вычислительными технологиями может привести к созданию действительно современной строительной системы. Всего несколько лет назад такой павильон невозможно было ни спроектировать, ни построить.