CANOPY

Lett takkonstruksjon gjennom parametrisk generering

Tema

Prosjektering av lett takkonstruksjon, konstruksjonsanalyse

Studio

Konstruksjonskonsepter i arkitekturprosjektering, NTNU

Tidspunkt

Permisjonsår ved NTNU, vår 2022

Medstudenter

Halgrim Kvello Stake, Hanna Snarvold Sletten, Ola Singsdal

Plassering

Campus Gløshaugen, Trondheim

Om

Prosjektet er tegnet i kurset Konstruksjonskonsepter i arkitekturprosjektering, der arkitekt- og ingeniørstudenter samarbeider om prosjekteringsoppgaver med fokus på konstruksjon, analyser og parametrisk design.

Oppgaven tar sted ved inngangstomten til hovedbygget på Campus Gløshaugen, Trondheim. Tomten er i dag preget av en rekke lønnetrær som gir ly over alléen inn til inngangen, samt et fiktivt kontorprosjekt som står svevende over tomten. Med utgangspunkt i en trang tomt preget av mange vertikale elementer, har intensjonen med takkonstruksjonen Canopy vært å tilføre tomten ytterligere ly mot nedbør, så vel som å videreføre sirkulasjonen langsmed trærne, tett inntil trekronene.

Takkonstruksjonen består av en triangulær glassoverflate formgitt rundt eksisterende elementer på tomten og støttet opp av en “skog” av slanke stålsøyler. Med tilstrekkelig antall bærende søyler er det mulig å bevare nødvendig stivhet mot vindlaster, uten innføring av ytterliggere avstivende elementer. På denne måten er framkommelighet og romlig transparens på tomten ivaretatt .

Gjennom bruk av parametriske verktøy og optimaliseringsprosesser er kompromiss mellom lastbærende ytelse og arkitektoniske kvaliteter oppnådd.

PROSJEKT

Perspektiv av prosjekt

Situasjonsplan - Realfagsbygget, Campus Gløshaugen

N

Langsnitt

GENERERING AV FORM

1. Omriss av taket

Takgeometrien er bestemt ut ifra manuelt tegnet omrisslinjer for prosjektet. Takoverflaten ekstruderes ut ifra disse som en triangulær mesh.

2. Høydejustering

Takets høyde formgis ut ifra nærhet til manuelt gitte interessepunkter (i gult). Her er disse tegnet basert på plassering av eksisterende trær, og basert på adkomster til konstruksjonen.

3. Søylepopulasjon

Taket populeres med slanke søyler under hvert ledd i meshoverflaten unntatt der ganglinjer er definert (grønne linjer).

4. Reduksjon av søyler

Ulike optimaliseringsprosesser er benyttet for å gradvis redusere antall søyler. Ved enhver reduksjon testes det globale systemet for bæreevne, og vurderes om videre reduksjon er forsvarlig.

5. Overvannshåndtering

Den globale takgeometrien fører all overvann fra taket inn mot det indre atriumet. Grunnet en eksponentiell justering av takhøyden dannes det ingen rent flate områder på taket. Dette er viktig for å tilrettelegge for god vannføring.

PARAMETRISK KODE

Utsnitt av den parametriske koden skrevet i Grasshopper (Rhinoceros), ansvarlig for formgivning av takoverflaten

Optimalisering

Med hensikten å finne kun de mest nødvendige søylene for takkonstruksjonen er to ulike optimaliseringsprosesser benyttet:

Først brukes en egendefinert flermåls-optimalisering ved hjelp av Octopus-plugin for Grasshopper. Denne forsøker å progressivt redusere tilfeldige kombinasjoner av søyler, der den bygger videre på de beste resultatene ut ifra to egendefinerte mål: søyleknekning og forskyvning av takformen under jevn belastning.

Deretter benyttes BESO (bidirectional evolutionary structural optimization) for å redusere antall søyler til bestemt 80%. På denne måten elimineres de minst nødvendige søylene som forrige prosess har etterlatt.