Ил. 1. Прототип на архитектура на наличността в реален размер от 15 клона.
Въведение
Съвременната архитектура е съставена от материали с правилни форми и точни размери, които ги правят лесни и предвидими за употреба. Производството на всеки един елемент обаче изразходва огромно количество енергия и човешки ресурс, което се отразява негативно на околната среда. Изработката на този тип архитектура започва с дефиниране на пространството и след това с изчисление на какъв и колко материал е необходим.
Съществува обаче и подход към архитектурния и инженерен дизайн, който напълно се противопоставя на съществуващите практики – архитектура на наличността. Тя се съобразява с това какви материали (части) имаме на разположение, както и с тяхната специфична форма и свойства, за да предложи форми и конструкции на сгради. Това не би било възможно без скорошното развитие на технологиите като 3D сканиране както и дигитални CAD/BIM платформи за инженерно изчисление и обработката на сложни геометрии и структури приложими в строителството.
Основната разлика между двата подхода е, че при използването на стандартни материали, строителите могат лесно да си представят, изчислят и сглобят сгради, но за сметка на енергоемка обработка на материал. При използването на наличните материали обработката е почти нулева, но за сметка на това за строителите изчислението на конструкцията и сглобяването на материалите е много по-трудно.
Научно изследване
За целта е нужен нов подход и технология, която да позволи архитектурата на наличността. В научното изследване, което проведох в Токийския университет и което беше част от моята докторска работа под ръководството на проф. Микио Кошихара, се занимавах точно с това – изследване и предлагане на методи на сглобяване на геометрични конструкции от налични материали, и по специфично се занимавах с единично разклонени клони от дървета. Тяхното приложение е като жилищни конструкции за райони в развитие или след бедствия.
Ил. 2. Принцип на архитектурата на наличността.
Дървото е един от най-разпространените материали за строителство по света. Съвременните производства използват предимно иглолистна дървесина, преработвана до правоъгълни блокове и добита от горски плантации. Въпреки това научни изследвания показват, че 80% от дървесните видове по света са широколистни. Следователно повечето от възможните за сеч на широколистни гори остават неизползвани заради сложната морфология на дървесината. Същевременно обработката на използваната широколистна дървесина генерира до 60% загуби под формата на стърготини, отпадъчни клони и листа (Ramage et al., 2017). Заедно с клоните, които са оставяни в горите след дейност на прореждане, може да се твърди, че кривите необработени клони от широколистни гори са строителен материал с огромен потенциал. Необработената дървесина също така позволява спестяването на 92% на енергия спрямо обработената такава, като същевременно показва по-висока устойчивост на огъващ момент за по-малки сечения, както и естествено оптимизирани сглобки.
Така представения наличен материал беше опростен до триъгълници от трите точки на всяко едно разклонение на един клон (вж. Kerezov and Koshihara, 2022). Триъгълниците бяха обединен в пространствени мрежести черупки (gridshell) чрез няколко подхода (вж. Kerezov and Koshihara, 2022; Kerezov, Koshihara and Tachi, 2023) чрез софтуера, разработен от мен по време на докторантурата. Тези структурни формации имат невиждани до сега пространствени характеристики, изразяващи индивидуалността на всяка една част (вж. ил. 1, 3 и 4).
Ил. 3. Структура от 15 клона генерирана чрез разработения софтуер.
Ил. 4. Структура от 48 клона с реципрочни сглобки.
Ил. 5. Павилионната структурата съпоставена с човек.
Заключение
Използването на наличната дървесина способства за нови подходи при проектиране. За разлика от съвременните сгради, предложените структури не изискват толкова енергия или труд, заради употребата на необработени естествени материали. Недостатък обаче е необходимостта от високи технологии за реализирането на този вид архитектура. Демократичният подход към архитектурата може да намали въглеродния отпечатък на строителството в райони с растеж. Същевременно дава в ръцете на хората начин на създаване на архитектура от наличните ресурси, насърчавайки съучастие и сътрудничество. Многократното преизползване на клони е възможно благодарение на устойчивостта на дървения материал при подходящо предпазване. Разработването на сглобки е едно от основите предизвикателства при използването на разнороден по форма и качества материал. Универсална сглобка би ни позволява да запазим клоните в оригиналната им форма дори и след използването им. Това също позволява на жителите да пренареждат същите клони многократно, променяйки пространствените характеристики на техните заслони. Разширенията с нови клони също са лесни. Структурите могат да бъдат изградени бързо и само от няколко души без предишен опит в строителството. В бъдеще проектирането, ориентирано към наличността, може да бъде разширено, за да включва повече материали – естествени и създадени от човека, което ще разкрие нови разнообразни възможности.
Бележки
Концепцията изложена по-горе също така бе основата на кураторски проект (№11) за националното участие на Република България в 18-тото венецианското биенале за архитектура 2023, което беше класирано на второ място сред 35-те представени проекта.
Библиография
Kerezov, Anton D., and Koshihara, Mikio. 2022. “A Study on Algorithm-Generated Assembly Of Curved I And Y Shaped Branches For Temporary Shelters”. Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures, 63 (2): 70–83.
Kerezov, Anton D., Koshihara, Mikio, and Tachi, Tomohiro. 2023. “From Natural Tree Forks to Grid Shells: Towards a Self-forming Geometry”. In: Lecture Notes on Data Engineering and Communications Technologies (Vol. 146). Springler.
Ramage, Michael H., Burridge, Henry, Busse-Wicher, Marta, Fereday, George, Reynolds, Thomas, Shah, Darshil U., Wu, Guanglu, Yu, Li, Fleming, Patrick, Densley-Tingley, Danielle, Allwood, Julian, Dupree, Paul, Linden, P. F., and Scherman, Oren. 2017. “The Wood from the Trees: The Use of Timber in Construction”. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 68: 333–359.
Биографична справка
Антон Керезов е архитект, дизайнер и инженер, създаващ на ръба на възможното. Специализиран в изчислителен дизайн с 10+ години опит в практическата и академичната среда. Завършва доктор на инженерните науки в Токио и магистър архитект в София. Работил за български и международни архитектурни студиа, сред които и това на Кенго Кума. Желае да промени радикално архитектурата чрез елегантното интегрирането на технологии и природа.