Račvasti panjevi mogli bi da zamene čelik u nosećim konstrukcijama

(Foto: Foto: Unsplash/Dovydas Žilinskas)

Neupotrebljeni račvasti panjevi mogli bi da zamene noseće spojeve u arhitektonskim projektima korišćenjem građevinske tehnike koju su razvili istraživači sa Tehnološkog instituta u Masačusetsu (MIT).

Sistem kombinuje generativni dizajn i robotizovanu proizvodnju kako bi omogućio da se račvasti panjevi – komadi drveta gde se deblo ili grana razilazi na dva dela – koriste kao čvorovi u obliku slova Y koji povezuju ravne građevinske elemente.

Pristup osmišljen u pet koraka

Kreiran od strane istraživačke grupe Digital Structures na MIT-ju, ovaj pristup u pet koraka je već korišćen za pravljenje demonstracione strukture, prenosi portal Dezeen.

Istraživači veruju da bi njihov sistem mogao da smanji uticaj izgradnje na životnu sredinu tako što će ponuditi zamenu za materijale visoke čvrstoće poput čelika.

Poređenja radi, račvasti panjevi nisu samo prirodan i obnovljiv, već i otpadni proizvod drvne industrije, koja koristi samo ravne delove drveća za izradu nameštaja i građevinskog materijala.

Kejtlin Miler, vanredna profesorka u programu Building Technology na MIT-u i vođa istraživačke grupe Digital Structures, opisuje račvaste panjeve kao "prirodno projektovane strukturne veze" koje mogu veoma efikasno da prenose silu zahvaljujući svojoj unutrašnjoj mreži vlakana.

- Najveća vrednost koju možete dati materijalu jeste uloga nosivosti u strukturi. Ako uzmete račvaste panjeve i isečete ih po sredini, videćete neverovatnu mrežu vlakana koja se prepliću kako bi stvorila ove, često trodimenzionalne tačke prenosa opterećenja na drvetu - objasnila je Miler i dodala: - Počinjemo da radimo istu stvar koristeći 3D štampanje, ali nismo ni blizu onoga što priroda radi u smislu složene orijentacije i geometrije vlakana.

Katalogiziranje pa usklađivanje

Prvi korak u toku rada koji su razvili profesorka Miler i njen tim bilo je katalogiziranje izbora panjeva u digitalnu biblioteku. To je urađeno 3D skeniranjem i može se obaviti lako dostupnom opremom kao što je aplikacija za pametne telefone.

Ova skeniranja obuhvataju relativnu geometriju i orijentaciju grana, čime se određuje unutrašnja orijentacija vlakana panja, a samim tim i njihova čvrstoća.

Drugi korak uključuje usklađivanje grananja stabla sa čvorovima u obliku slova Y u datom arhitektonskom dizajnu. Ovo se postiže algoritmima koji procenjuju koliko dobro se oblik određenog račvanja stabla poklapa sa datim čvorom, a zatim se prilagođava ukupna distribucija panjeva kako bi se najefikasnije iskoristio inventar.

U trećem koraku, dizajneri mogu da se poigraju sa oblikom strukture, znajući da će algoritam koji se koristi za proces uparivanja ponovo izračunati optimalnu distribuciju panjeva u toku njihovog kretanja.

Softver koji je razvio tim Digital Structures automatski generiše dizajn koji daje najbolji "rezultat podudaranja" ali, takođe, omogućava i oblikovanje prema sopstvenim preferencama dizajnera.

Kada je proces projektovanja završen, četvrti korak uključuje sečenje račvastih panjeva, i to što je minimalnije moguće – samo da bi se skinula kora i spoj se uklopio u dodeljeni mu čvor.

Ova faza je takođe automatizovana sa algoritmom i robotima u Autodesk tehnološkom centru u Bostonu koji seku drvo.

Forma koju pokreće sam materijal

U poslednjem i jedinom niskotehnološkom koraku, struktura se ručno sklapa "kao dečiji set igračaka", pri čemu je svaki panj označen kako bi se omogućilo jednostavno sastavljanje.

Miler veruje da bi, baš kao i sa trenutnim procesima u računarskom dizajnu, ovaj sistem na kraju mogao omogućiti arhitektama da istražuju nove forme.

- Mnoge kultne zgrade izgrađene u poslednje dve decenije imaju neočekivane oblike. Grane drveća imaju vrlo specifičnu geometriju koja se ponekad može prilagoditi nepravilnoj ili nestandardnoj arhitektonskoj formi koju ne pokreće neki proizvoljni algoritam, već sam materijal - rekla je na kraju.