Roofs 2024-07-14 Een golf aan parametrisch ontworpen daken

Als je de computer gebruikt om het ontwerp te optimaliseren, krijg je de indruk dat elk dak een golvende, of zelfs dubbelgekromde vorm moet hebben. De computer genereert in enkele seconden vele varianten voor een gebouw dat aan alle door de architect gestelde eisen voldoet. De computer genereert ‘natuurlijke vormen’ en niet alleen rechte lijnen.

Parametrisch ontwerpen in de architectuur is een ontwerpmethode waarbij parameters, of variabelen, worden gebruikt om complexe vormen en structuren te creëren. In plaats van een ontwerp handmatig te schetsen of te modelleren, definieert de architect een reeks regels en parameters die de vorm en eigenschappen van het gebouw bepalen: regels over volumes, vormen, hoeken, of andere fysieke eigenschappen. Het ontwerp wordt vervolgens door de computer gegenereerd op basis van deze parameters. Het resulteert vaak in een complexe en organische vorm, die moeilijk te realiseren zou zijn met traditionele methoden.

Door de rekenkracht van de huidige computers en de visualisatie van modelleer- en ontwerpprogramma’s als Rhino, Grasshopper, en Autodesk Revit, is het mogelijk om snel verschillende ontwerpopties te verkennen en te optimaliseren, rekening houdend met functionele, esthetische of omgevingsfactoren. Een ontwerp kan eenvoudig worden aangepast door de parameters te wijzigen. Parametrisch ontwerpen kan leiden tot meer efficiënte en duurzame gebouwen. Door gebruik te maken van geavanceerde algoritmen en simulaties, kunnen architecten ontwerpen creëren die beter presteren op het gebied van energieverbruik, materiaalgebruik en optimalisatie van de constructie.

Dak Olympisch zwembad

De wedstrijden voor schoonspringen, schoonzwemmen en de kwalificaties van waterpolo werden tijdens de Spelen deze zomer gehouden in het nieuwe Aquatics Centre, ontworpen door de Nederlandse ontwerpstudio VenhoevenCS en het Franse Ateliers 2/3/4/. Door het gebouw zo compact mogelijk te maken, is er maximaal ruimte gecreëerd voor natuur en biodiversiteit. Met de toepassing van veel hout is twee keer zo veel biobased materiaal toegepast dan was vereist.

Het houten hangdak is parametrisch ontworpen met een minimale constructiehoogte. De vorm van het dak wordt bepaald door zichtlijnen van de tribune naar de bassins en door de hoogte boven de 10 meter hoge duiktoren. Het resultaat is een dak dat hoog is waar nodig en laag waar mogelijk. Door de curve in het dak vermindert het volume aan lucht in het gebouw; een enorme hoeveelheid lucht die gedurende de gehele levensloop dus niet verwarmd hoeft te worden.

In het ontwerp van de houten overkapping daar hebben de architecten een aantal hele slimme ingrepen gedaan waardoor ‘een bloedmooie ruimte’ is ontstaan, die tegelijkertijd enorm duurzaam is. De meeste energie in een zwembad gaat naar de lucht boven het zwemwater, legt architect Cécilia Gross in een podcast uit, waardoor het zaak was die ruimte te verkleinen. Het ontworpen hangende dak doet precies dat, terwijl vanaf de tribunes aan de zijkant nog steeds goed zicht is op het water. Door de houten dakconstructie op trek te belasten bleek die maar 55 cm hoog te hoeven zijn. Met die beperkte hoogte wordt maar liefst 90 meter overspannen.

Door de vraag naar energie te verminderen en een slim energiesysteem te creëren, kan 90 procent van de benodigde energie worden geleverd door hernieuwbare of teruggewonnen energie. Het dak draagt het grootste stedelijke zonnepark in Frankrijk en leveert 20 procent van alle benodigde elektriciteit. Alle door het zonnedak geproduceerde energie wordt direct op locatie gebruikt.

Glooiende vormen

De betonnen façade van de Westfield Mall of the Netherlands in Leidschendam, door MVSA architecten, is geïnspireerd op een zijden sjaal. Deze ‘Voile’ is gemaakt van glasvezel versterkt beton en bestaat uit 2900 elementen met een totale oppervlakte van 9.300 m² en een totale lengte van 1,3 km.

Voor de betonnen dakranden richtten de betonspecialisten van mbX een eigen productielijn in. Door het 3D-ontwerp om te zetten naar een parametrisch model, was het mogelijk om de meest efficiënte productiemethode te bepalen. Hierin worden alle beschikbare data en relaties meegenomen. Onderdeel van de productiemethode is de flexibele maltechniek, waarmee unieke bekistingsdelen gecreëerd kunnen worden.

Naar Tektonisme

Eén van de meest bekende bureaus die het parametrisch ontwerpen toepast, is het architectenbureau Zaha Hadid. Patrik Schumacher is directeur en leidt het bureau sinds het overlijden van Zaha Hadid (in maart 2016). In een uitgebreid interview (parametric-architecture.com/pa-talks-65-patrik-schumacher/), gaat Schumacher in op de voordelen van het ontwerpen met de rekenkracht van computers. Schumacher stelt dat parametrie het antwoord van de architectuur is op de ingrijpende technologische en sociaal-economische transformatie van de wereldsamenleving als gevolg van het informatietijdperk. Het resulteert in Tektonisme als meest geavanceerde en meest verfijnde hedendaagse bouwstijl, volgens Schumacher. Het is de titel van zijn jongste boek. Het beschrijft en verbeeldt de toekomst van de architectuur van de 21e eeuw met elke keer weer nieuwe organische vormen op basis van parametrische principes.