Aperiodic tessellations in shaping the structural surfaces in the contemporary architecture

• Autorzy: Gawell E. , Rokicki W. , Nowak A.

Warianty tytułu

PL

Tesselacje aperiodyczne w kształtowaniu powierzchni strukturalnych we współczesnej architekturze

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The contemporary trends in the division of structural surfaces used in architectural forms refer to the known principles of mathematics and geometry - a simplified record of the natural world that surrounds us. A tessellation of a repetitive geometric design plays an important role in the discretization of the curvilinear architectural forms in filling out areas or spaces. In the process of determining the distribution of the division of geometrically irregular and complex surfaces, aperiodic tessellation are becoming increasingly used instead of polygonal tessellation, whose characteristic fractal structure is closer to the technology of Nature and can lead to more efficient engineering solutions. In the development of contemporary architecture, the inspiration with bionics is an interesting trend expressing, among others, in imitation of biological processes for the development and construction of organic structures. The purpose of these actions is to search for forms of originality, whose logic of shaping focuses particularly on effectiveness in the use of material and energy. The development of digital tools, especially through algorithms for 3D modeling programs but also through morphogenesis, has enabled generating complex systems. The use of aperiodic tessellation in the era of generative design methods provides new, creative tools in shaping flat and spatial rod structures. One such example in the generative modeling is the use of geometry in non-periodic divisions is Danzer Script, which allows for the design of systems based on a seemingly chaotic structure of the quasi-crystal. This method is interesting because of a characteristic non-periodical element of the structure resulting from its symmetry and manifested in embodiments, structure and physical properties of quasi-crystals. In a time of a universal algorithmization of an architect’s working tools, the use of unobvious, chaotic bionic construction structures creates new opportunities for interdisciplinary and creative architectural designs. The digital tools for modeling rod structures and generating structural divisions based on aperiodic tessellation is a synergistic action to seek new architectural and structural solutions.

PL

Współczesne tendencje podziału powierzchni strukturalnych stosowanych w formach architektonicznych odnoszą się do poznanych zasad matematyczno-geometrycznych, będących uproszczonym zapisem otaczającego Nas świata przyrody. W dyskretyzacji krzywoliniowych form architektonicznych istotną rolę odgrywa tesselacja polegająca na wypełnianiu powierzchni lub przestrzeni powtarzającym się motywem geometrycznym. W procesie wyznaczania podziału dla nieregularnej i złożonej geometrycznie powierzchni coraz częściej zamiast tesselacji poligonalnych wykorzystuje się tesselacje aperiodyczne, których charakterystyczna budowa fraktalna jest bliższa technologii Natury i może prowadzić do bardziej efektywnych rozwiązań inżynierskich. Ciekawy kierunek w rozwoju współczesnej architektury to inspiracje bioniką, wyrażające się m.in. w naśladowaniu biologicznych procesów rozwoju i budowy struktur organicznych. Celem takich działań jest poszukiwanie oryginalnych form, których logika kształtowania ukierunkowana jest szczególnie na efektywność w zużyciu materiału i energii. Rozwój narzędzi cyfrowych, w tym szczególnie algorytmizacja programów do modelowania 3D umożliwiły generowanie skomplikowanych układów, w tym także na drodze morfogenezy. W dobie generatywnych metod projektowania, wykorzystanie tesselacji aperiodycznych dostarcza nowych, twórczych narzędzi w kształtowaniu płaskich i przestrzennych struktur prętowych. Takim przykładem zastosowania geometrii nieokresowych podziałów aperiodycznych w generatywnym modelowaniu jest Skrypt Danzer’a, pozwalający na projektowanie układów w oparciu o pozornie chaotyczną strukturę quasi-kryształu. Interesująca w tej metodzie jest charakterystyczna budowa elementu nieperiodycznego wynikająca z jego symetrii, a przejawiająca się w postaciach, strukturze oraz właściwościach fizycznych quasi-kryształów. W dobie powszechnej algorytmizacji narzędzi pracy architekta, wykorzystanie nieoczywistej, chaotycznej budowy struktur bionicznych stwarza nowe możliwości w interdyscyplinarnymi twórczym projektowaniu architektury. Cyfrowe narzędzia do modelowania struktur prętowych oraz generowanie podziałów powierzchni strukturalnych w oparciu o tesselacje aperiodyczne to także działania do poszukiwań synergicznych rozwiązań architektoniczno-konstrukcyjnych.

Słowa kluczowe

EN

tessellation; fractal geometry; quasicrystal

PL

teselacja; geometria fraktalna; quasi kryształ

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Geometrii i Grafiki Inżynierskiej
• Czasopismo: Journal Biuletyn of Polish Society for Geometry and Engineering Graphics
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 26
• Strony: 47--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz.

Twórcy

autor

Gawell E.

• Faculty of Architecture at the Warsaw University of Technology (WAPW) Department of Structural Design, Construction and Technical Infrastructure ul. Koszykowa 55, p.216, Warszawa, POLAND

autor

Rokicki W.

• Faculty of Architecture at the Warsaw University of Technology (WAPW) Department of Structural Design, Construction and Technical Infrastructure ul. Koszykowa 55, p.216, Warszawa, POLAND

autor

Nowak A.

• Faculty of Architecture at the Warsaw University of Technology (WAPW) Department of Structural Design, Construction and Technical Infrastructure ul. Koszykowa 55, p.216, Warszawa, POLAND

Bibliografia

• 1] Januszkiewicz K.: O projektowaniu architektury w dobie narzędzi cyfrowych – stan aktualny i perspektywy rozwoju (Architectural design in the era of digital tools – today and outlook for tomorrow). Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2010.
• [2] Rokicki W., Gawell E.: Algorithmic modeling in the development of modern architectural forms, “Proceedings of Symposium on Computer Geometry SCG’ 2013”, 109-117.
• [3] Rokicki W., Gawell E.: Morfogeneza w procesie kształtowania współczesnych form architektonicznych (Morphogenesis in shaping contemporary architectural forms). Conference Materials for the 6th Academic and Technical Conference ARCHBUD 2013 “Problems of Modern Architecture and Construction”, 209-220.
• [4] Sieczkowski J. M.: Podstawy komputerowego modelowania konstrukcji budowlanych (Basics of building constructions modelling). Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2001.
• [5] Tarczewski R.: Topologia form strukturalnych; naturalne i tworzone przez człowieka prototypy form konstrukcyjnych w architekturze (Topology of structural forms; natural and manmade prototypes of structural forms in architecture). Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2011.
• [6] Wysokińska E., Rokicki W.: Dyskretyzacja powierzchni strukturalnych w kształtowaniu współczesnej architektury (Discretization of structural surfaces in the development of modern architecture). Conference Materials: “New Trends in Engineering Sciences” at the 3rd Conference of Young Doctoral Students: Impact of Young Scientists on Achievements in Polish Science” in Wrocław, 2013.
• [7] Surowiec M. R.: Kwazikryształy - Nobel 2011 (Kwasicrystals - Nobel 2011). Edupress – Czasopisma dla nauczycieli. [Access: 13th May 2014], Access on World Wide Web: http://www.edupress.pl/warto-przeczytac/art,181,kwazikrysztaly.html
• [8] Elegant Embellishments, Prosolve370e. [Access: 13th May 2014], Access on World Wide Web: < http://www.prosolve370e.com >