Reader Vorobridge

LIVING BRIDGES _ RELOADED

Voro-bridge

by Aiaksei Rybalchka, Paul Krzyskow

Digitale Entwurfstechniken Universität Kassel G-Prof. Dipl. Ing. Thomas Vietzke G-Prof. Dipl.Ing. Jens Borstelmann M.A.(AAD) Ragunath Vasudevan WS 2012-2013

LIVING BRIDGES _ RELOADED Digitale Entwurfstechniken Universität Kassel G-Prof. Dipl. Ing. Thomas Vietzke G-Prof. Dipl.Ing. Jens Borstelmann M.A.(AAD) Ragunath Vasudevan

Voro-bridge

by Aiaksei Rybalchka, Paul Krzyskow Die Voro-bridge ist ein Entwurf im Rahmen des Projektes „Living bridges reloaded“. Ziel der Entwurfsaufgabe ist es eine Brücke zu entwerfen, die mehr leisten kann als den klassischen Weg von A nach B. Die zu bespielende Hafensituation ist die HafenCity in Hamburg.

Inhalt

1 Umgebungsanalyse, Ausgangssituation 2 Formfindung 1. Übersicht 2. Voronoi-Diagram, Gradielles Voronoi Pattern 3. Glass Extrusion, Ebenenaufbau 4. Voronoi auf Volumen, Komponenten, Addition 5. städtische Verbindungen 3 Nutzung und Bewegung 4 Karamba, Tragwerksanalysen 5 Schnitte

WS 2012-2013

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Umgebungsanalyse, Ausgangssituation Da sich die Hafencity in Hamburg zur Zeit noch im Aufbau befindet, stützen wir unsere Umgebungsanalyse und die daraus resultierende Nutzung unserer Architektur ausschließlich auf Angaben aus dem offiziellen Masterplan. Dabei liegt das zentrale Areal zwischen den Hafencity Zonen ( West, Zentral, Ost) in unserem Fokus. Ein Zusammentreffen unterschiedlicher Bevölkerungsklassen (Studenten, Arbeiter, Wohlhabende) und die gegenwärtige Nutzung der Zonen spiegelt sich in unserem Entwurf.

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Formfindung, Ăœbersicht

Nachtperspektive

+ Netzsystem

+ Voronoitragwerk

= Perforation

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Voronoi Grundschema

Formfindung, Voronoi-Diagram

Voronoi-punkte

Fillet

Voronoi-polygone

Offset

Was ist Voronoi? Mit Voronoi beschreibt man eine mathematische Technik eine Wolke zufälliger Punkte in Regionen gleicher nächster Nachbarn zu unterteilen. Dazu errechnet man durch einen Algorythmus die kürzesten Entfernungen unter den Punkten und einem Hauptatraktor. Als Ergebnis der Berechnungen erhält man ein Netz aus Polygonflächen, die aufgrund ihrer Struktur an die Struktur organischen Zellen erinnern. Diese Polygonflächen nennt man Voronoi-Regionen. Die Voronoi-Regionen können in eine organische Formensprache übersetzt werden, indem man die Polygonkurven filletiert, offsettet und neu aufbaut.

Als Parameter für dieses organische Netzwerk dienen die Position des Attraktors, Stärke des Offsets und Kontrollpunktanzahl der neu aufgebauten Kurven.

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Voronoi, Gradielle Perforation

Gradielle Perforation, Attraktorkurve

Gradielles Voronoi Pattern

Die Öffnungen der Brückenkonstruktion spielen eine wichtige Rolle im Entwurfsprozess. Wie stark ein Bauteil perforiert ist hängt davon ab wie groß die statische Belastung ist, die an der jeweiligen Stelle herrscht.

Somit ist ein Brückenteil an seiner dünnsten Stelle am großzügigsten peforiert um die Last an dieser Stelle zu minimieren. Die organischen Formen der einzelnen Bauteile so wie die organische Gesamtform des Entwurfs erhalten durch das gradielle Voronoi Pattern spannende Innenräume die durch ein Wechselspiel von Licht und Schatten durchflutet werden. Die Nutzung der einzelnen Knotenpunke kann deshalb unter anderem von seiner Luminanz abhängig gemacht werden.

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Formfindung, Glass Extrusion

Simple Glasextrusion

Gradielle Extrusion, höhenabhängig

Gradielle Extrusion, abhängig von der Öffnungsgröße

Damit die Öffnungsflächen ihren Weg in eine organische Gesamtkomposition finden, haben wir entschieden diese zu extrudieren. Die Stärke der Extrusion muss einen Parameter haben, deshalb wird im ersten Schritt die Größe der zu extrudierenden Fläche ermittelt. Im zweiten Schritt wird die „Area“ durch einen Dividenden geteilt. Das Ergebnis ist eine gleichmäßige organische Extrusion der Glasflächen.

Grasshopperdefinition 8

Ebenenaufbau, Aussparungen

Aussparungen im Modell

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Formfindung, Voronoi auf Volumen

Einzelmodul

Addition, zwei Module 10

Y-Kern

Komponenten, Addition

Addition, drei Module 11

Formfindung, städtische Verbindungen

Nachdem wir eine Reihe Voronoi-Netzwerke auf den Hafencitybereich appliziert haben, konnten wir durch manuelle Korrekturen ein Netzwerk herauskrystalisieren, welches in Hinsicht auf Spannweiten und Nutzungsverteilung optimal an die gegebene städtische Situation anpasst. Dieses Netzwerk liefert die Grundkurven für den späteren Baukörper der Brücke. Die zentralen Knotenpunkte an denen die einzelnen Brücken zusammenlaufen, bieten den meisten Raum für öffentliche Nutzungen. Sie definieren die Hauptauflagerpunkte der gesamten Brücke. An einem Knotenpunkt treffen die Lasten von bis zu 3 Brücken aufeinander.

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Kurven fĂźr BrĂźckenkurvatur

Parametrisierte Lofts 13

Nutzung und Bewegung

Nutzungsdiagram

Erschliessung Ăźber Aufzug

Erschliessung Ăźber Rampe 14

Ausgangs- und Eingangssituation

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Karamba, Tragwerksanalysen Um die Stützweite unserer Brücke zu vergrößern mussten wir die optimale Kurvatur für die Bauform finden. Ausgehend von einer Tragkonstruktion die auf zwei halbschalen basiert, welche auf einer horizontalen Achseaufeinander treffen, bildete sich ein bereits ein tragfähiges System welches wir jedoch im weiteren Verlauf der Studien alternativ entwickelt haben. Im folgenden Schritt wurde die Schnittebene um 90° Grad gedreht, sodass die beiden Halbschalen sich nun auf einer vertikalen Achse treffen. Dieses System ist statisch leistungsfähiger als zuvor.

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Karamba, Tragwerksanalysen

Resultierendes Brückenprofil, Stützweite

In diesen Karamba-Studien haben wir zwei Dreiecksfachwerksysteme getestet. In den resultierenden Lastdiagrammen kann man Unterschiede in den Belastungsstärken und Lastangriffspunkten der beiden Träger sehen. Als Ergebnis unserer Analyse haben wir eine organische Symbiose beider Träger geschaffen. Dieses System nimmt die besten Eigenschaften beider Tragsysteme auf und dient zur optimalen Lastübertragung an der Brückenkonstruktion.

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Voronoi-Tragwerk

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A

B

C

D

E

C B

D

A E

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Schnitt F-F (ohne MaĂ&#x;stab)

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M 1 : 500

Schnitt A-A

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Schnitt B-B

Schnitt C-C

Schnitt D-D 23

Schnitt E-E

WS 2012-2013