On Surface Geometry Inspired by Natural Systems in Current Architecture

• Autorzy: Nowak A. , Rokicki W

Warianty tytułu

PL

Geometria powierzchni inspirowana naturalnymi systemami we współczesnej architekturze

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The contemporary architecture is increasingly inspired by the evolution of the biomimetic design. The architectural form is not only limited to aesthetics and designs found in nature, but it also embraced with natural forming principles, which enable the design of complex, optimized spatial structures in various respects. The trends in the development of the architectural design including the elements of bionics lead to the search for optimal ways which would eliminate unnecessary geometry. Digital tools play an important role in this process. The application of the algorithms and computer programs for modeling of threedimensional space structures leads to the formation of specialized digital tools, on account of which it is possible to generate optimized irregular spatial forms [1]. Reproducing the construction of structures and their analyses of biological processes are possible by improving generative design methods, which allow to deepen the knowledge of shaping elements in the natural world [2]. The design based on the principles of natural formation of structures requires that the processes be understood and described withe the use appropriate mathematical models. The use of mathematical models that attempt to describe forms from the world of nature, in particular morphogenetic patterns. Among the morphogenetic aspects described by mathematical models occurring in nature, the most noteworthy are the Voronoi diagrams, the Fibonacci sequence and homologous transformations, which are increasingly used as methods of discretization of space in shaping structural surface.

PL

Współczesna architektura coraz częściej jest inspirowana kształtowaniem biomimetycznym. Forma obiektów architektonicznych nie ogranicza się jedynie do estetyki i wzorów spotykanych w Naturze, ale sposób jej kształtowania odwzorowuje naturalne procesy formotwórcze, umożliwiając projektowanie skomplikowanych, optymalizowanych pod różnymi względami struktur przestrzennych. Współczesne tendencje w zakresie kształtowania architektury z uwzględnieniem elementów projektowania bionicznego prowadzą m.in. do poszukiwania optymalnych form, w których zostaje eliminowana zbędna geometria. Istotną rolę w tym procesie odgrywają narzędzia cyfrowe. Zastosowanie algorytmów i programów komputerowych stanowi o modelowaniu trójwymiarowych struktur przestrzennych i prowadzi do powstania specjalistycznych narzędzi cyfrowych przy pomocy których możliwe staje się generowanie nieregularnych i optymalnych form przestrzennych [1]. W tworzeniu nowej formy obiektów architektonicznych w kształtowania powierzchni strukturalnej coraz częściej stosowane są metody dyskretyzacji powierzchni. Odtwarzanie budowy struktur oraz analiza procesów biologicznych możliwe są dzięki doskonaleniu generatywnych metod projektowania, pozwalających na zgłębianie wiedzy na temat technologii kształtowania elementów ze świata przyrody [2]. Projektowanie oparte na zasadach kształtowania naturalnych struktur wymaga zrozumienia zachodzących procesów i opisania ich za pomocą odpowiednich modeli matematycznych. Zastosowanie modeli matematycznych stwarza możliwość opisywania form ze świata Natury, a w szczególności wzorców formotwórczych. Wśród aspektów formotwórczych zachodzących w przyrodzie opisywanych za pomocą modeli matematycznych na szczególną uwagę zasługują m.in. diagramy Woronoja, ciąg Fibonacciego, czy przekształcenia homologiczne.

Słowa kluczowe

EN

bionic; structural surfaces; mathematical model

PL

bionika; powierzchnie strukturalne; model matematyczny

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Geometrii i Grafiki Inżynierskiej
• Czasopismo: Journal Biuletyn of Polish Society for Geometry and Engineering Graphics
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 29
• Strony: 41--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Nowak A.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Architecture, Department of Structural Design, Building Structure and Technical Infrastructure, ul. Koszykowa 55, p. 214, 00-659 Warszawa, POLAND

autor

Rokicki W

• Warsaw University of Technology, Faculty of Architecture, Department of Structural Design, Building Structure and Technical Infrastructure, ul. Koszykowa 55, p. 214, 00-659 Warszawa, POLAND

Bibliografia

• [1] Gawell E., Rokicki W.: Algorithmic modeling in the development of modern architectural forms. Proccedings of Symposium on Computer Geometry SCG' 2013, Bratysława, 2013, 109-117.
• [2] Gawell E., Rokicki W.: Morfogeneza w procesie kształtowania współczesnych obiektów architektonicznych (Morphogenesis in shaping contemporary architectural forms). Problemy Współczesnej Architektury i Budownictwa Materiały VI Konferencji Naukowej Archbud 2013, Zakopane, wrzesień 2013, 209-220.
• [3] Gutenbaum J.: Modelowanie matematyczne systemów (Mathematical modelling of systems). Wyd. III, Instytut Badań Naukowych PAN, Warszawa, 2003.
• [4] Januszkiewicz, K.: Naturalne procesy formotwórcze, matematyka i architektura. (Natural form-shaping processes, mathematics and architecture). Archivolta 2/2013, 42-51.
• [5] Kaprzyk S.: Wykłady z Dyskretnej Geometrii Komputerowej (Lectures on Computer Discrete Geometry). fatcat.ftj.agh.edu.pl/~kaprzyk/Geomkomp/geomkomp/node50.html (access: 09 22, 2014).
• [6] Nowak A., Rokicki W.: Aspekty projektowania bionicznego w kształtowaniu nowoczesnych elewacji (Aspects of bionic design shaping modern facades). Grant dziekański dla młodych naukowców i uczestników studiów doktoranckich WA PW, Warszawa, 2014.
• [7] Nowak A., Rokicki W.: Bioniczne aspekty projektowania architektury w dążeniu do struktur antropomimetycznych (Bionic aspects of architecture design in trend to antropomimetic structures) Materiały Konferencyjne VI Konferencji NaukowoTechnicznej ARCHBUD 2013 „Problemy Współczesnej Architektury i Budownictwa”. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Wyższej Szkoły Ekologii i Zarządzania w Warszawie, 2013, 221-230.
• [8] Nowotniak R.: Game of Life - Reactivated, Automaty Komórkowe (Cellular automata) 19 01 2005. http://robert.nowotniak.com/pl/artificial-intelligence/GameOfLife/ (access: 12 20, 2014).
• [9] Rokicki W., Wysokińska E.: Aspekty współzależności w tworzeniu form srtukturalnych. Tendencje i kierunki poszukiwań w architekturze współczesnej. (Aspects of interdependence in the creation of the structural forms. Trends and directions of research in contemporary architecture), grant dziekański na Wydziale Archietktury Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2011.
• [10] Tarczewski R.: Topologia form strukturalnych (Topology of structural forms). Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2011.
• [11] Thompson D’Arcy W.: On Growth and Form. Cambridge University Press, 1945.
• [12] Turing A.: The chemical basis of morphogenesis. Philosophical Transactions, 1952.
• [13] Winstock M.: Morphogenesis and the Mathematics of Emergence. AD Vol. 74, No. 3, May-June 2004, 13.