Rhino v architektuře a stavebnictví

• Foto

V posledních letech se jako protipól k minimalismu objevují i stavby tvarově extrémně složité. Zde nastává otázka, jaký software použít nejen pro proces tvorby v úvodních tvůrčích fázích, ale v ideálním případě i pro tvorbu realizační dokumentace. Pojďme se podívat na příklady řešení výše popsaného zadání, se kterými se můžeme setkat.

Jednou z možností je využití vašeho primárního CAD eventuelně AEC řešení. Pokud neobsahuje přímo funkci pro požadovaný tvar nebo knihovní prvek např. chobotnice. Jsme odkázáni na obecné modelační schopnosti daného programu. V drtivé většině se jedná o základní funkce polygonálního modelování. Musíme si na objektu vytipovat části, kde lze například poslat profi l po křivce zbylé plochy mezi nimi manuálně „vyplést“ sítí trojúhelníkových polygonů. Přitom musíme myslet nejen na výsledný tvar, ale i na dostatečný počet polygonů. Pokud nechceme místo hladké vyrobit zubatou plochu plnou zlomů.

Některé programy sice obsahují tyto základní funkce na bázi NURBS objektů. To má tu výhodu, že se nemusíme starat o hustotu polygonů a výsledná plocha je pořád hladká. Nicméně, stále chybí funkce pro napojování ploch mezi sebou (opět je musíme manuálně „vyplést“). V obou případech je velmi pracné vytvořit kvalitní dále použitelný tvar či jejich komplex. Ať už pro vizualizaci či pro další stupně projektové dokumentace.

Mimo jiné i kvůli absenci funkcí pro vzájemné plynulé přechody mezi plochami, jejich dodatečnou tvarovou modifikaci atd. Tento postup je na místě pokud jsem minimalista a „organické“ tvary se v mých projektech vyskytují ojediněle. Další a poměrně častou možností je zapojení vizualizačního softwaru a jeho funkcí pokročilého polygonálního modelování na úrovni jednotlivých polygonů, hran a bodů.

Často i na bázi „box“ modelingu, tzn. nadělení základního kvádru na stovky až tisíce polygonů a následné využití deformačních funkcí typu zmačkat atd.. Výhodou je snadnost a rychlost, ale pouze pro tvůrce studie. Všichni ostatní členové projekčního týmu trpí. Problém spočívá ve vizualizačních programech jako takových. Tyto programy nejsou svou filozofi í určeny pro přesnou práci. Mají omezené úchopové režimy, nemožnost práce s měřítky, absence kót, problematické Booleovské operace atd. Vizualizace je o využití iluzí a klamů za účelem tvorby obrázku.

Výslednou plochu nelze v prostředí vizualizačního programu nijak popsat a musí se tedy zpět přenést do CAD příp. AEC aplikace. Přičemž naimportovaný tvar sestává z velkého množství často i do sebe vnořených polygonů, jež znemožňují úpravy v CAD příp. AEC. Samozřejmě i ve vizualizačním programu lze pracovat přesně, ale už to nejde snadno a rychle. Další, ale již ne častou možností je zapojení softwaru z oblasti strojírenství, jak tomu bylo např. u Tančícího domu a všech prací architekta F. O´Gehry. Tyto sw nabizí pokročilé funkce NURBS modelování pro práci s plochami.

Výhodou jsou možnosti sw včetně rychlosti a možnosti modifikace. Nevýhodou je vysoká cena a také problém komunikace mezi vaším architektonicko-stavařským CAD příp. AEC sw, protože tyto programy nemohou importovat strojařské formáty dat.

RHINOCEROS NURBS MODELING FOR WINDOWS
Nakonec, po vyzkoušení všech výše uvedených možností, jsme zkusili Rhinoceros NURBS modeling for Windows. K programu jsme zpočátku přistupovali s nedůvěrou, která byla vyvolaná překvapivě nízkou pořizovací cenou (pod 30.000 Kč pozn.). Obzvlášť v porovnání vůči strojírenským sw. Primárně jsme od Rhina požadovali modelování komplexů přesných ploch „volného“ tvaru a libovolné složitosti.
Zde jsem asi u nejsilnější stránky programu. Jedinečná schopnost Rhina navazovat jednotlivé plochy mezi sebou plynulými či ostrými přechody a spojovat do těles je klíčem k flexibilitě plošného modelování. Sekundárně jsme požadovali tyto plochy nejen vytvořit, ale i popsat pro potřeby dalších stupňů projektové dokumentace. Zde je možné snad opravdu vše od soustavy řezů, pořád se bavíme o ideálně hladkých a přesných křivkách nikoliv o staničení polygonů, průmětech ploch do libovolných rovin a dokonce máte k dispozici i rozvin ploch. Pokud bych měl shrnout filozofii programu do sloganu, asi by zněl: „a na počátku všeho byla čára, vlastně křivka“.

Pokud se pohybujeme v prostředí CAD a AEC programů tam spíše platí a na počátku všeho byl kvádr. V prostředí vizualizačních programů zase platí, za vším hledej polygon a ne jeden, spíše tisíce. Přitom modelování z návrhových křivek (zadaných přesně pomocí souřadnic či volně skicovaných) je nejpřirozenější z pohledu architekta nebo designera. Aktuální verze navíc obsahuje i tzv. Univerzální Deformační Technologii, která umožňuje plynulou deformaci jakkoliv složitých těles a spojených ploch bez ztráty spojité návaznosti, deformace pomocí deformačních křivek, ploch a klecí.  Díky této technologii roste použitelnost Rhina v architektuře a designu volných tvarů o stovky procent.

Dodnes si pamatuji na mou první práci, kde architekt požadoval model ozdobného konce zábradlí, dokonce mi popsal, jak se vyrobí: „z rovného plechu se vystřihne lichoběžník a ten se svine do spirály“. Trápil jsem se s tím v CAD skoro týden. UDT vám přesně toto umožní, tj. vytvořit základní tvar a ten následně deformovat do výsledného. Pokud přitom zapnete volbu pro záznam historie, nebudete věřit svým očím. Přitom už vlastní tvorba křivek a ploch je plná skvělých funkcí, které mi jinde citelně chybí, například odsazení křivek, střední křivka mezi sousedními, orientace objektů kolmo na křivku, normály na plochu, optimalizace křivek se zadáním tolerance atd. Nesmím zapomenout na moji oblíbenou funkci táhnout profil po dvou trasách, která nám ušetřila hromadu práce při tvorbě mostů. Přičemž most měl příčné profily různého tvaru včetně počtu vrcholů a z boku měnící se výšku oblouku a mostovky (to byly pro naši funkci ony dvě trasy).

Možnosti Rhina jdou ještě dále. Nyní, když Rhino dokáže vymodelovat jakýkoli myslitelný tvar, je hlavní otázkou „racionalizace“ nebo „rozvinutí“ těchto ploch pro následnou výrobu a možnost strukturální analýzy. Do této oblasti patří například i rozčlenění finální plochy na panely a minimalizovat přitom výskyt panelů s dvojitou křivostí. Rhino poskytuje přesné nástroje pro zachycení jakkoli složitých a přitom emotivních myšlenek architekta a konstruktéra, aniž by ho program svazoval limitovanou sadou modelovacích příkazů. Velké ateliery a firmy posunuly vnímání Rhina mnohem dál do polohy platformy pro programování a tvorbu skriptů. S příchodem pluginu Grasshopper (jde o grafické skriptovací rozhraní) je i tato poloha dostupnější širšímu okruhu uživatelů z řad architektů a mocným nástrojem i na poli experimentátorů parametrické architektury. Rhino se snadno učí a obsluhuje. Obzvlášť uživatelé přestoupivší z Acad byli po chvilce v rozhraní programu jako doma. Flexibilní přístup Rhina k modelování vám umožní zaměřit se na design a vizualizaci, aniž byste byli rušeni programem. Samozřejmostí je lokalizace programu a kvalitní podpora.

Rhino můžete také využít k rozšíření kompatibility se svými zákazníky a dodavateli. Je to jedna z mála, možná jediná aplikace, která je schopná pracovat jak s formáty dat architektury a stavebnictví tak i s formáty dat z oblasti strojírenství. Samozřejmostí je komunikace s grafickými, vizualizačními a rendrovacími programy. Modely z Rhina můžete poslat přímo na moderní rapid prototypingové stroje a vytvořit tak fyzické modely staveb. Z Rhina lze také přímo obrábět na CNC strojích pomocí nadstavby RhinoCAM. V případě vizualizací můžete kromě interního rendru Rhina zvolit i mezi externími rendry jako je V-Ray a další.

Rozhodně doporučuji seznámit se s fyzikálním rendrem FRYRENDER. Ve fryrenderu se součásti scény chovají úplně stejně jako ve skutečném světě a parametry vždy mají jasný význam. Díky tomu můžete zapomenout na útrapy renderování a začít fotografovat. Definujte světla ve wattech, konfi gurujte objektiv kamery za pomoci stejných parametrů, jako to dělá fotograf a tvořte materiály, které budou spolehlivě vypadat jako živé. Názorným příkladem možností modelačních i komunikačních schopností Rhina je řešení konstrukcí výstaviště Fiera Milano (architekt Massimiliano Fuksas). Zároveň je i ukázkou dobré spolupráce architekta a projektanta. Na základě skic architekta byl v programech Rhino a AutoCAD vytvořen prostorový model konstrukce. Ten byl přenesen pomocí formátu DXF do výpočtového programu RSTAB fi rmy Dlubal, kde z něj byl upraven statický model a definováno zatížení konstrukce.

Doufám, že Vás tento článek dostatečně přesvědčil o tom, že si možnosti programu Rhinoceros budete chtít vyzkoušet na vlastní kůži. Pro začátek není nic jednoduššího než si stáhnout demo a ponořit se do freeform modelování. Ovládání je velice intuitivní, na webu je spousta článků, samozřejmostí jsou i individuální školení.

Rhino in architecture and building industry
The article introduces experience with using a software Rhinoceros in architectonic constructional practice. It shows its capacities and especially, how much useless work this product can save for you. Rhinoceros is suitable for structures extremely complex as to the shape.

Autor

• Ing. Vlasák Pavel