Расширение архитектурных перспектив древесины в ее естественной форме
Древесина была популярным источником строительного материала на протяжении тысячелетий. Благодаря распиловке, фрезеровке и другим технологическим процессам переработки древесины были созданы различные формы древесины, которые применяются в изделиях, мебели и архитектуре. Однако эти процессы иногда могут изменить основные линии структуры древесины. Стебли могут расщепляться, рисунок текстуры меняется, а некоторые породы древесины, такие как дуб и кедр, легко разрушаются, а другие могут стать трудно поддающимися обработке. Это привело к исследованию форм цельной древесины в древних постройках, таких как бревенчатые хижины, в которых древесина укладывалась слоями различного сечения, образуя профили дома. Благодаря дизайну использование стволов или ветвей деревьев целиком может подчеркнуть их врожденные механические свойства и обеспечить структурную устойчивость. Хотя эти методы практически отсутствуют в современных строительных технологиях, новые технологические инновации расширяют перспективы деревянного строительства в архитектуре.
Деревянное строительство основано как на инженерных, так и на культурных практиках, которые демонстрируют его высокое соотношение прочности и веса. Оно наиболее эффективно используется в конструкциях, где оно несет большую собственную массу. Однако это убеждение ограничивает правдоподобие форм его натуральных бревен в качестве растяжимых элементов, конструкций высотных зданий или основных элементов крупномасштабной современной архитектуры. Несмотря на это, учитывая структуру зерна и продольные волокна древесины, эти деревянные детали демонстрируют сильную механическую устойчивость, которую можно изучить. Некоторые инжиниринговые компании, такие как Whole Trees, и архитектурные исследовательские институты, такие как аспирантура Архитектурной ассоциации Design + Make, исследовали различные перспективы использования естественных форм древесины, таких как колонны, балки, фермы, стропила и многое другое.
Whole Trees Structures — проектно-строительная компания, базирующаяся в Висконсине, которая исследует архитектурный потенциал и экологические преимущества использования неповрежденных стволов деревьев в зданиях. Основанная в 2007 году, компания стремилась возродить «выбракованные деревья» — деревья, которые пригодны для заготовки древесины, но не содержат товарного пиловочника из-за плохой формы, качества или нежелательных пород. Они переделывают эти деревья в колонны, фермы, балки и балки для коммерческого строительства.
Со временем компания разработала систему для изучения структурной, скульптурной и устойчивой жизнеспособности деревянных бревен. Они используют систему 3D-сканирования под названием Lidar для создания цифровых моделей деревьев, включая каждый выступ, выемку и царапину. Анализируя цифровые данные об их структурных характеристиках, они сотрудничают с архитекторами и другими специалистами в области строительства, чтобы реализовать эти деревянные формы в проектах. В одном из их проектов, Центре устойчивого образа жизни Университета Махариши в Фэрфилде, штат Айова, использовались деревянные бревна, преобразованные в колонны, балки и структурные арки в современном дизайне.
Программа Design + Make в Архитектурной ассоциации исследует архитектурный дизайн на этапе физического производства. Кампус расположен в Гук-парке; В лесном массиве площадью 142 гектара в Дорсете, на юго-западе Англии, образовательная программа была направлена на исследование, демонстрацию и обучение более эффективному использованию лесной продукции вокруг них. Программа имеет явный технологический акцент на инновационном применении древесины в архитектуре с полномасштабными прототипами. Они интегрируют новые инструменты, такие как 3D-сканирование, генеративное моделирование и роботизированное производство, обеспечивая обратную связь между дизайнером и свойствами материала бревен.
В проекте под названием Wood Chirp Barn команда из 5 студентов (Мохаймин Ислам, Закари Моллика, Сахил Шах, Света Вегесана и Юнг-Чен Ян) спроектировали и построили криволинейную конструкцию навеса с формами из натурального дерева. Конструкция крыши состоит из 25 раздвоенных ветвей бука, которые были отсканированы в 3D для определения расположения и фрезерованы для образования взаимосвязанных соединений с помощью роботизированной руки. С помощью дизайна и технологий команда исследовала, как присущая форма и структурная способность натурального дерева могут быть переданы и использованы в сложной стропильной конструкции. Проект и программа исследований показывают, что технология может быть использована для создания большего количества возможностей для дизайна бревен, даже в простых естественных формах.
Кейтлин Мюллер, доцент кафедры архитектуры Массачусетского технологического института (MIT), возглавляет исследовательскую группу, которая изучает новый подход архитекторов к использованию выброшенных вилок натуральных деревьев в качестве несущих соединений в своих конструкциях. Команда фокусируется на местах, где ствол или ветка дерева разделяется на две части, образуя Y-образную часть. Кейтлин отмечает, что поперечное сечение вилки дерева показывает невероятную сеть волокон, которые переплетаются, образуя часто трехмерные точки передачи нагрузки в дереве. Она отмечает, что узлы Y-образной формы могут существовать в архитектуре, а благодаря дизайну узлы, в которых соединяются прямые элементы, могут работать как консоли, как в деревьях.
Исследовательская группа разработала пятиэтапный «рабочий процесс от проектирования до производства», в котором для изготовления этих элементов из натурального дерева используются цифровые и вычислительные инструменты. Эти шаги включают в себя создание цифровой библиотеки материалов, поиск наилучшего соответствия между исходным дизайном и библиотекой материалов, создание баланса в характеристиках конструкции, создание машинного кода для резки и сборку необходимых элементов вилки для построения конструкции. В то время как изделия из натуральной древесины в основном используются в декоративных целях, команда Кейтлин из Массачусетского технологического института надеется сделать возможным использование древесины в конструкционных целях без ущерба для ее естественной геометрии и внутренней структуры волокон с помощью вычислительных инструментов.
Новые формы конструкции со встроенными технологиями могут сосуществовать с простыми элементами. Это позволяет архитекторам и инженерам переосмыслить эти элементы и бросить вызов мифам, окружающим их правдоподобие. Необработанные деревянные формы являются ярким примером. Вычислительные инструменты, цифровые технологии, робототехника и исследования древесины расширили архитектурные и структурные возможности использования этих форм бревен. Исследования программы AA Design + Make и исследовательской группы Массачусетского технологического института показывают, что вычислительные инструменты могут исследовать естественную геометрию древесины для создания радикальных и сложных структур. Между тем, Whole Trees задает шаблон для коммерциализации этой концепции, сосредоточив внимание на повторном использовании деревьев Cull и проектировании их так, чтобы они подходили для архитектуры. Расширение перспектив использования форм натуральной древесины в архитектуре не только создает уникальные конструкции, но и способствует устойчивому воздействию на окружающую среду.
Эта статья является частью темы : Будущее дерева в архитектуре, представленной Tantimber ThermoWood.
Tantimber ThermoWood привносит вечное тепло дерева в современный дизайн. Натуральные, возобновляемые и нетоксичные, они превращают породы древесины, полученные из экологически чистых источников, в стабильные по размерам и долговечные изделия из древесины для использования в жилых и коммерческих зданиях и дизайнерских проектах. Узнайте больше о том, как непреходящая красота ThermoWood привносит тепло в построенную среду.
Каждый месяц мы углубленно исследуем тему с помощью статей, интервью, новостей и архитектурных проектов. Мы приглашаем вас узнать больше о наших темах . И, как всегда, в мы приветствуем вклад наших читателей; Если вы хотите представить статью или проект, свяжитесь с нами.
