Studio Florin
 
A R C H I T E K T U R A,   U M Ě N Í   A   S T A V I T E L S T V Í   J E D N O   J S O U F L O | W    2 0 0 5 .  .  .  . • Transformace • Stavební průmysl pokračuje do další vývojové etapy, jež je charakterizována kvantitou a velkou geometrickou rozmanitostí prvků. Mezera mezi výrobními možnostmi a nároky projektantů se kontinuálně zmenšuje. Architekti a designéři, kteří byli nejprve spokojeni s pouhou vizualizací složitých návrhů, se v současné době nacházejí v situaci vyžadující nároky na zpracování velkého množství dat. Aplikace digitálních dat vede ke generování staveb, pro které jsou charakteristické vícenásobně zakřivené povrchy. Projektování na tomto principu vyžaduje v počátečním stádiu plánování pomocí programování optimalizovat a automatizovat získané informace, což se promítá do posuzování, vybírání a potvrzení rozmanitého množství komponentů. Stálý pokrok v plánování současné architektury je ilustrován evolučním vývojem od modernismu k dekonstruktivismu, blobům, volným formám, transarchitektuře, evoluční architektuře, nanoarchitektuře a plektické architektuře. Nejprve došlo k aplikaci rovinných a cylindrických povrchů, které se protínají svisle a jsou charakterizovány opakováním prvků. Pak se opustily pravoúhlé struktury a dovolilo se povrchům, aby se zužovaly, nakláněly, měly spáru řezu pod úhlem a byly kombinovány s povrchy rozmanitého jednoduchého zakřivení. Z těchto řešení vyplývala různá rozpětí konstrukcí a použití mnoha různých komponentů. Zakřivené povrchy se přeměnily v obraz, ve kterém mají všechny prvky jedinečné kontury a povrchy zakřivení, jež se setkávají v různých úhlech. Přidává se pohyb generovaný do struktury stavby. Vzniklé formy mají funkční výhody v podobě minimalizace vnějšího povrchu. Důraz se klade nejen na experimentování s tradičními, ale i s chytrými materiály a systémy prostřednictvím parametrických optimalizačních počítačových nástrojů za účelem zavedení materiálové objektivizace do architektury. Výsledkem hledání systémů zpětné vazby, jež jsou charakteristické pro komplexní systémy známé z přírody, je optimální plánování struktur staveb a úspora použitých materiálů. • Minulost a současnost parametrické architektury • Architekti, designéři a inženýři používají již několik desetiletí počítače ke zvýšení produktivity, k řešení zdánlivě neřešitelných problémů a v neposlední řadě i prezentace návrhů a projektů. Avšak teprve v poslední době se využívá počítačové technologie nejen jako nástrojů, ale jako inovativních zařízení schopných vytvářet překvapivé nové ideje v navrhování a zcela neočekávané formy pro svět staveb a prostoru. Poprvé za celé dlouhé dekády reaguje nová generace autorů budov, struktur a urbanistických forem na zájem o teorii chaosu, fraktální geometrii a na zrychlující se vývoj v ostatních oblastech, především v informatice, umělé inteligenci, materiálovém inženýrství, genetice a nanovědě. Znovu definují chápání architektury, urbanismu a tím i struktur konstrukce v naší realitě. Křížením idejí s tvarem, reálným i virtuálním, vznikají hybridní prostory, které jsou výzvou pro současné chápání prostoru a času. Dynamika se stává pro architekta i inženýra stejně důležitou jako statika. Prostor je definován stále více provozními toky a událostmi než pevnými pozicemi objektů. V důsledku toho se omezuje tradiční pojetí architektury a konstrukce jako navrhování neměnných a konečných struktur objektů. Doba typologie odchází a přichází éra diagramů. V dnešním proměnlivém světě obsahuje architektonické zadání především data v podobě pohybu osob, dopravy, zboží, toků energie a podobně. Forma se hledá až poté, co jsou definovány požadavky na provoz a je stanoven předpoklad toků a událostí, které se budou v daném prostoru odehrávat. Důraz na jejich kontinuitu s sebou přináší i větší míru propojenosti architektonického prostředí. Města jsou stále méně tvořena izolovanými stavbami a stávají se komplexním organismem, ve kterém se stírají hranice mezi exteriérem a interiérem. Možnosti využívání počítačů se přičinily o to, že podstata stavebního umění už nikdy nebude taková jako v minulosti. Nejen v rámci procesu navrhování, ale především v reálném prostředí. Tvorba prostředí prochází transformací nejen z formálního hlediska, ale také v oblasti informací, vědomostí. Je třeba si klást otázku, jak blízko jsme navrhování staveb s jejich vlastním digitálním životem. Generování dostupné technologie vtiskne stavitelství pohyb citlivě vnímající proměnlivost prostředí. Autoři, kteří budou informováni o možnostech nových pracovních nástrojů, si s nimi začnou hrát a budou navrhovat budovy jako interaktivní hry. První zpracované projekty-ať už se jedná o animované formy Grega Lynna, formy řízené daty Marcose Novaka či diagramy UN Studia na jedné straně a multidisciplinární výzkumy skupiny dECOi až po biologicko-technickou tvorbu skupiny NOX na druhé straně-ukázaly jednu podstatnou věc, a to existenci kvalitativního rozdílu mezi animacemi architektur fantastických tvarů vznikajícími na monitorech počítačů a realizacemi vycházejícími z těchto obrázků. V 80. a 90. letech 20. století nebyly okamžitě k dispozici takové technologie, které by z pohledu konstrukčního a materiálového dokázaly uspokojivě naplnit představy architektů, designérů a inženýrů výše zmíněných idejí. Tento rozpor mezi úrovní nových technik počítačového programování a kvalitou prováděcích systémů vyvolal aktivity, které ve svém důsledku vedly k postupné aplikaci konstrukčních systémů a materiálů známých především v první polovině 20. století, ovšem v jiných souvislostech a ve vyšší technologické kvalitě. Za příklad stojí membránové, pneumatické, pěnové a podobné sendvičové struktury, síťové prostorové skořepiny, hydraulické komponenty, sklo a plasty. Dále probíhá výzkum aplikací hybridních inteligentních materiálů do staveb architektur a přináší nové možnosti nejen v plánování nelineárních konstrukčních systémů, ale také v ovlivnění prostředí pod konstrukcí a uvnitř konstrukce. Vznikají tak systémy reagující na podněty zvenčí. Díky rozšířeným možnostem počítačového modelování se vytvořila možnost naučit počítačový program jevům přejatým z fyzického světa, ať už se jedná o problematiku větvených struktur či formy řetězovky. Souběžně s tím se dál hledají způsoby, které by dokázaly ještě lépe a elegantněji vyformovat struktury architektur. Pozornost se obrací ke konstrukčním a inženýrským plně automatizovaným firmám propojených on-line internetem, které jsou schopny lépe koordinovat práci i spolupráci a využívat softwary na principu CAD/CAM/CAE technologií nejen k přípravě modelů a prototypů, ale i k jejich výrobě. Často se v této souvislosti hovoří o plánování metodou digitálního prototypingu. Vše kolem digitálního prototypingu začalo na konci 80. let minulého století a dynamický rozvoj nastal od roku 1992 především v USA. Období je charakterizováno nahrazováním kreslících prken výkonnými grafickými pracovišti s konstrukčními programy. Postupně se od prosté elektronické náhrady kreslení vyvíjí vytváření třídimenzionálního geometrického modelu produktu, který má pro vývojovou práci nesmírný význam. Obecné výpočtové metody použitelné v rámci těchto konstrukčních programů mohou jednotlivé komponenty rozličných forem otestovat různými zatěžovacími stavy ještě před jejich vlastní výrobou a stavbou. Kromě toho jsou k dispozici i programy, jimiž lze ověřit i technologický postup výroby nového objektu. Výhodou takového digitálního plánování je nejen precizně nadimenzovaný a vytvarovaný komponent z různých transparentních nebo netransparentních materiálů, ale pak i ve finále ze všech komponentů ve velmi krátkém čase vytvořený dokonalý objekt. Rozvoj 3D-modelování s sebou přináší i vznik nových technologií. V této souvislosti se často hovoří o návrhu nového produktu či komponentů stavby metodami nesoucími anglické názvy Digital Prototyping, Rapid Prototyping, Rapid Inspection a Reverse Engineering. Slovo Rapid vystihuje velkou konkurenční výhodu, která v našich podmínkách nebývá dosud náležitě využívána. Digital Prototyping /DP/ je proces, jehož cílem je navrhnout nový produkt, prototyp či stavbu rychleji, kvalitněji a levněji. Tento postup přestává být charakteristický pouze pro vývoj nových komponentů v automobilovém a leteckém průmyslu. Není nutné pracovat s klasickou dokumentací, neboť digitální modelování umožňuje nejen konstruování prototypů, aniž by byly fyzicky realizovány, ale poskytuje i možnost pracovat s digitálním modelem stavby v mnohdy geograficky jinde situovaných odděleních firem. Digitální model má výrazné uplatnění při výrobě a kontrole nových komponentů produktu či stavby. Plánované stavby či zhotovené celé produkty i jejich komponenty je možné měřit optickými metodami a vyhodnotit porovnáním naměřených hodnot s digitálním modelem. Rychlou stavbu jednotlivých komponentů, z nichž je sestaven celý objekt, se na základě informací obsažených v digitálním modelu zabývá technika Rapid Prototyping /CRP/. Rapid Prototyping je technologie rychlého výstupu fyzického komponentu na základě trojrozměrného CAD-modelu. Čas potřebný pro stavbu je značně redukován a bez klasických metod obrábění lze získat během krátké doby libovolný tvar komponentu. Pomocí metod číselně programovatelných strojů CNC-obrábění, frézování a Rapid Prototyping dnes můžeme rychle sestavit prototypy i celé stavby z tvarově značně komplikovaných komponentů. Ty je často nutné rychle změřit a vyhodnotit. A právě toto je oblast působnosti bezkontaktní laserové digitalizace pomocí 3D-skenerů techniky Rapid Inspection /RI/. Stále častěji se ve vývoji nových produktů, prototypů či staveb setkáváme s opačným problémem-jak rychle vytvořit digitální model na základě existujícího produktu, prototypu či stavby? Tento náročný postup je metodou rekonstrukce digitálního modelu na základě změřených hodnot fyzického objektu, která je označována jako Reverse Engineering /RE/. Technika se používá v případech, kdy musí být existující součást nebo forma reprodukována a chybí prostorová CAD-data a nebo neexistuje-li výkresová dokumentace a nějaký komponent je nutné znovu vyrobit. Reverse Engineering nachází uplatnění i v oblasti výpočtů metodou konečných prvků, zvláště když se skutečná geometrie vyrobené součásti výrazně odlišuje od analyzovaného CAD-modelu. Stále častěji se používají digitalizovaná data přímo ve výrobě, bez zpracování CAD-systémem, čímž se proces výroby modelu, prototypu a konečné stavby výrazně zkracuje. Výhodné je to zvláště pro první etapy studie, kdy se tvar komponentů často mění a upravuje. Kvalita získané geometrie je v takových případech závislá na přesnosti digitalizace a hustotě digitalizovaných dat. Společným jmenovatelem všech metod je zkrácení nezbytných dob pro tvorbu CAD-dat nebo pro výrobu modelu, prototypu či stavby. Zkrácení vývojových cyklů umožňuje vytvoření dalších variant, snížení nákladů na vývoj, plánování a rychlejší realizaci. V současnosti je princip plánování staveb založen na týmové práci jako dynamické modelování prostřednictvím nové generace CAD-systémů. Stavitelství a architektura mají v současnosti dva aspekty: na jedné straně vytvářejí fyzické prostředí, na druhé straně navrhují chování, pravidla hry, stav „mysli“ staveb a prostředí, přímo propojených s fyzickými místy. Obvykle se tomu říká rozšířená realita. Plánování v naší běžné i rozšířené realitě silně spoléhá na parametrický základ, jež přináší projektantům řadu výhod. Snad největším přínosem je to, že změna na formě stavby může být provedena kýmkoli a kdykoli, bez znalosti postupu, jímž byl objekt dříve vytvořen. / » Miloš Florián: Architektura mění formu, str. 51-54. Časopis ERA 21 5/2003, ISSN 1213-6212 / »» • Proces simulace designu • Simulace jsou důležité pro plánování a analyzování složitých komplexních materiálových systémů. Proces simulace vyžaduje vývoj matematického modelu fyzických postupů a generativní počítačový projekt může mít běžně v sobě integrovanou pokročilou fyziku nelineárního chování z důvodu zkoumání dynamických změn, jejichž působení jsou vystaveny konstrukce a materiály v reakci na změnu podmínek chování. Mnoho z fyzického prostředí může být simulováno počítačem. Například jednoduché hledání Google ukazuje na webové síti soubor míst, která mají interaktivní simulace fyzikálních principů, včetně světla, optiky, elasticity a hmot, kyvadel a vln, harmonie, mechaniky a hybnosti, či dokonce jaderné fyziky. V těchto simulacích mohou být parametry objektů modifikovány a pak pozorovány výsledné změny v chování. Většina softwaru architektonického designu obsahuje modelování slunečního světla pro jakoukoliv lokalitu na světě a rostoucí plug-in řady nebo skriptů mohou simulovat chování řetězů a elasticity při působení gravitace. Sofistikovanější simulace, jako pro znázornění reakce konstrukce na namáhání při nahodilém zatížení, nebo pro modelování proudění vzduchu a tepla v prostoru či v materiálu, jsou  standardními moduly technického softwaru. •Technická simulace • Přírodní konstrukční systémy se analyzují pomocí softwaru Ansys Multiphysics, který umožňuje sestrojovat a v provozu udržovat simulace pro stavební, tepelnou a fluidní dynamiku, akustickou a elektromagnetickou analýzu. Rovněž je možné používat desktop simulace prostředí Ansys Workbench pro simulace vzorů větrných proudů a tlakových sil, jež vznikají během roku na obalu staveb dané celkové geometrie v různé době na staveništi. Studenti projektování mohou aplikovat simulace jako část vývoje plánování projektu, například systému adaptabilní fasády, který pracuje s komponenty, jež lokálně mění permeabilitu a jsou rozmístěny po povrchu pláště stavby. Pečlivá analýza vzorů větrných proudů a tlakových sil na plášti stavby, vytvořených simulací, se používá k vývoji strategie pro koordinované ovládání komponentů umístěných na fasádě, takže znaky větru charakteristické pro dané místo jsou využívány pro přirozené větrání a pasivní modulaci prostředí. Vytvoření simulace vyžaduje dva soubory dat: koncentraci a analýzu meteorologických informací pro dané místo a převládající rychlosti větru i jejich směr, a výrobu 3D-modelů stavby a okolní topografie, přirozené i vystavěné, v oblasti přibližně o rozloze půl kilometru. Používání simulačních technik u nepředvídatelných technologií a designu se nevztahuje pouze na aplikování technického softwaru, ale též obsahuje aplikování animačního softwaru například Maya známého širší komunitě projektantů, a schopnost skriptovat a řešit vývoj simulačního nástroje na zakázku. Případ od případu je nutné studovat fyziku a charakteristické znaky samoorganizace tahových membrán a k reprodukci simulace relaxace napětí v softwaru Maya Dynamics Environment používat skript MEL. Software Maya byl rozšířen, aby se stal nástrojem schopným simulovat proces umístění velkého množství pevných bodů v prostoru za účelem nastavení tvaru minimální energie membrány. Tento proces simulace membrán pro různé typy střihů vzorů v počáteční fázi dokázal, že je cenným nástrojem při výrobě řady fyzických prototypů systému konstrukce membránových tensegrity. Simulace v praxi stále více používají na jedné straně konzultanti z různých vědních oborů, a na druhé straně se jich využívá pro účely posuzování různých aspektů efektů projektování. Příkladem pokročilé simulace je akustická simulace, které se používá pro hodnocení akustické kvality prostoru způsobem, která by nebyl možný pomocí jiných prostředků. Plánované sály obvykle odráží složitou geometrií budovy, což velmi ztěžuje předvídání akustiky prostoru tradiční metodou srovnávání, která je založena na vyhodnocování poznatků studia, pozorování a dat z již realizovaných staveb. Mnoho dosud zavedených jednoduchých pravidel pro akustické projekty prostorů nemůže být aplikováno na řešení příliš složitých geometrií. Simulace dovoluje hned při procesu projektování posuzovat akustické izolace včetně vlastností prostoru a identifikovat problematické oblasti i povrchy, takže mohou být prováděny modifikace prostoru za účelem zlepšení prostoru a hned integrovány do projektu stavby. Někdy se říká, že modelování nelineárního chování cyklického namáhání konstrukčních komponentů a staveniště během zemětřesení s dostatečnou přesností předvídání aktuálního chování je problém vzpírající se řešení. Aplikace softwaru Ansys, simulace provedení konstrukčních systémů během zemětřesení je založena na historických datech o zemětřesení, aby se rozvinul časový průběh syntetického zemětřesení. Simulace cyklického namáhání není ve skutečnosti obtížná, protože existuje dostatečné množství dat z pozorovaných událostí. Obtížnost spočívá v interakcích komponentů ve struktuře. Například, když drobná porucha vyvolá nové celkové rozdělení tlaku. Tyto druhy simulací musí být založeny na pozorování chování materiálů i komponentů a ověřeném používání dat z fyzických experimentů. Nové projekty struktur konstrukcí v oblastech častých zemětřesení mohou být vyvíjeny lépe, pokud jsou tyto simulace aplikovány spíše během plánování designu projektů, než pro optimalizaci testování vlivu zemětřesení na finální projekty. Program Open System for Earthquake Engineering Simulation /OpenSees/ představuje pokročilý simulační software, který je potřebný pro analýzu hypotetických a reprezentativních scénářů pro chování konstrukce, základů a staveniště. Software Open Sees je otevřený zdroj, volně k dispozici na Berkeley University jako aplikovatelný program rozhraní, stykové plochy /API/, který plně dokladuje a dává k dispozici příklady a data, podmínky a metody řešení, databáze a vizualizace. Technické simulace v jiných oborech než v architektuře jsou dobře rozvinuté a přinášejí nové podněty ve směrování výzkumu pro architekturu a inženýrství. V lékařství rozvíjí například Centre for Biomaterials and Tissue na Sheffield University simulace pro biologické materiály. Podobně jako ve výzkumu chování rostlinných systémů v ateliéru Emergent Technologies and Design /EmTech/ na londýnské škole Architectural Association, jsou 3D modely vystaveny působení tlaků a tím vyvolané reakce jsou následně studovány. Tyto simulace odhalují chování pohybů lidských tkání pod tlakem a vlivem tekutin uvnitř tkání. Simulace, které přesně simulují chování živé lidské tkáně, jsou nesmírně cenné pro lékařství jako celek, speciálně pro navrhování protetik. Simulace, které se vyvinuly z dynamiky kapalin, jsou užitečné pro modelování proudění krve srdcem, jež ukazuje proudění v situaci vysokého namáhání smykem, které může poškozovat krvinky. Poškozené krvinky mají tendenci tvořit sraženiny, které jsou vždy nebezpečné zvláště pro pacienty s implantáty, jaké představují například chlopně. Technických simulací se používá při navrhování a vývoji stejných či podobných implantátů. Simulace dynamického chování plic se plánují pro přímé dodávání léků, což vzbuzuje naději pro jejich rychlou difúzi do pacientova krevního oběhu pomocí plicního sklípku. Dynamika kapaliny v prostorech naplněných vzduchem je nelineární, a bezpochyby komplexnější než simulace prostředí, která je běžně aplikována v architektonickém inženýrství. Význam simulací tohoto typu pro plánování reagující „kůže“ architektonického obalu a pro adaptabilní inteligentní systémy staveb je zřejmý.     • Simulace struktury zástavby • SimCity je zajímavá hra, simulace, při které hnací síly hry simulují složitý růst měst, přičemž hráč může měnit mnoho parametrů a sledovat účinky interakce mezi taxami, zónami, infrastrukturou, znečištěním, topografií a dalšími parametry. To se opakuje i vzájemně ovlivňuje, což v oblasti herního průmyslu představuje významnou růstovou simulaci. Omezení této simulace je dáno skutečností, že model urbanistického vývoje nemůže být modifikován, takže není možný jak vývoj, tak víceúčelové programování budov včetně integrace proměnlivých toků vícefázových dopravních výměn s „toky vzduchu“. Města jsou složité systémy. Proudy vozidel a lidí uvnitř města představuje emergentní chování takové systému, který je vytvořen velkým počtem rozhodnutí jednotlivců a jejich vzájemné interakce s dopravní infrastrukturou města. Složité systémy jsou podle definice nelineární a citlivé k původním podmínkám, takže malé změny v těchto podmínkách mohou způsobit turbulentní chování v globálním měřítku. Existují dvě strategie pro úkol modelování složitého systému. Nejjednodušší a nejrychlejší je abstrahovat matematické popisy sledovaného chování současného systému a modelovat obaly distribuovaných identifikovatelných vzorů a parametrů. Například simulace dopravy jsou často konstruovány podle známých vzorů chování dynamiky kapalin a kombinovány s parametry rychlosti a hustoty v dopravní síti. Simulace konstruované tímto způsobem jsou ekonomické s ohledem na výpočetní čas a potřebné požadavky, výsledky. Provádějí se rychle a spolehlivě vykazují chování, které obecně indikativní. Alternativní přístup zdola nahoru začíná od poznání, že složitý systém představuje velmi vysoký počet malých, jednoduchých komponentů, z nichž každý je poloautonomní a zároveň ve vzájemné interakci se svými sousedy. Chování globálního systému se vynořuje s interakcí a lokálního chování jednotlivých komponentů nebo agentů. Software založený na agentech staví detailní a složitá chování pro jednotlivé entity z jednoduchých pravidel. Schopnost modifikovat chování je nesmírně důležité. Chování lidí ve městě není spolehlivé a stálé, protože má tendenci měnit se v závislosti na počasí, době a lokalitě. Software založený na multi-agentech je v podstatě distribuovaný a velmi dobře se instaluje na síť. Simulace, jež zahrnuje lokální informace a řízení, spojené s interakcí jednotlivců, představuje nové softwarové paradigma pro simulace, navzdory skutečnosti, že klade výjimečné nároky na výpočetní kapacitu. Ideální systém by měl zahrnovat oba přístupy a byl by velmi potřebný pro zpracovávání složitých urbanistických projektů. • Simulace výroby, konstrukce a materiálů • V leteckém, astronautickém, lodním a automobilovém průmyslu se fyzické chování, včetně opotřebení a únavy během životnosti simuluje ve fázi plánování. V mnoha průmyslových oblastech jsou výrobní procesy rovněž simulovány digitálně v projektovém ateliéru. Skutečné dráhy číslicově programovatelného nástroje mohou být provedeny digitálně před průběhem fyzické výroby, což je v současné době součástí všech počítačem řízených výrobních procesů. Simulace CNC-strojových procesů, Rapid Prototypingu a řezání laserem je jednak běžnou částí postupu přípravy projektů do výroby a zároveň se jejich aplikace rozšiřuje na odlévací, obráběcí, extruzní a obýbací stroje, pomocí nichž se poslední dobou čím dál víc vyrábí mnoho architektonických komponentů. Simulace umožňuje vývoj a zdokonalování projektů před stavbou fyzických modelů a prototypů. Prototyping simulace, známá někdy jako virtuální prototyping, obvykle vyžaduje mnohonásobné opakování dynamické simulace před výrobou rychlého fyzického prototypu. Simulace výrobních procesů, jako řezání, svařování a zpracovávání teplem se používá k předpovídání vlastností materiálu u vyrobených komponentů. To je zvlášť důležité vzhledem ke skutečnosti, že některé tepelně mechanické procesy mají tendenci zdeformovat tvar komponentu nebo modifikovat jeho materiálové vlastnosti. Existuje řada dobře rozvinutých simulací metodologií uvnitř virtuální výroby. Přesto, i když se simulací často používá, jedná se spíše o simulace jednotlivých procesů než o celé sekvence výrobních procesů, kterými prochází většina artefaktů od surového materiálu k instalovanému komponentu. Sekvence analýz výrobních procesů vyžaduje systém pro výměnu informací mezi různými softwary, protože většina technického softwaru bude řešit problémy v jediné oblasti. Standardizované formáty, jako jsou IGES a STEP, jsou sice užitečné, ale komerční cíle vývojáře softwaru znamenají, že se musí vyvíjet překlady protokolů pro sdílení dat nebo dokonce znovu definovat limitní podmínky a opět kreslit geometrické modely. Vzhledem k tomu, že architekti si čím dál více zvykají na práci přímo s výrobci konstrukcí na začátku projektu, stane se potenciál integrace výrobních procesů při generování designu projektu více využívaný. Vývoj nových nebo různých materiálových kompozitů je další oblastí, kde simulace umožňují rychlou inovaci i vyhnutí se tradičním metodám výroby malých sérií fyzických vzorků, a jejich testování za účelem zjištění jejich vlastností. Proces testování, modifikace materiálu a výroby nových vzorků je obvykle dlouhá série opakujících se fyzikálních experimentů a výrobních procesů, které pokračují dokud není dosaženo vhodného kompromisu mezi výrobními limity a přijatelným výkonem. Pak může začít výroba. Digitální simulace mohou na matematickém modelu zkoumat různé hustoty vláken, jež obsahují rozmanité druhy záhybů rozličné orientace a z neomezeného množství materiálů. Tento proces je známý jako virtuální testování a nahrazuje, ale ne veškeré, fyzické testování, které může být rezervováno pro finální prototypy. Virtuální testování kompozitů využívá matematického modelu k předpovídání chování kompozitů, jež jsou vystaveny vlivu namáhání, a k předpovídání změn materiálu v případě, když napětí a následné poškození roste. Materiál může být digitálně modelován ve specifickém uspořádání, jako je sklo, membrána, povrch, vzpěra nebo podpěra, a vystaven působení parametrů namáhání, jež se podobá skutečnému napětí, kterému bude materiál vystaven při použití ve fyzickém světě. Tyto zkoušky je možné provádět pomocí nejen metody konečných prvků, ale také prostřednictvím speciálních interaktivních softwarů, jež byly vyvinuty pro simulování chování kompozitů, a které jsou schopny měnit vstupní parametry, vidět přímo a analyzovat účinky změn ve složení materiálů. Virtuální testování má velký význam pro design projektu a konstrukci složitých geometrických forem i betonových odlitků. Vlastnosti betonu se vyvíjejí v čase a na místě, a testování obvykle obsahuje dvaceti osmi denní čekání na uzrání materiálu z hlediska požadovaného výkonu. Simulace se používá k předpovídání chování a vlastností velkého množství různých „mixů“ a mohou se provádět nejen pro nové mixování a lití, ale i tuhnutí a tvrdnutí betonu. Analýza betonu litého do forem je zvlášť důležitá pro nestandardní tvary konstrukcí současných staveb, pro která neexistují dřívější data, na která by bylo možné navazovat. Tradiční test slump test neboli zkouška zpracovatelnosti betonu představuje fyzický experiment, který vytváří mez tečení betonového toku, namáhaného ve známých stavech. Betonový tok může být plně modelován pouze tehdy, když je známa rovněž viskozita. Taková simulace, jejíž součástí jsou měnitelné parametry, je použitelná pro výzkum působivých stavebních prostředků složitých architektonických forem. Účinek vláken nebo plniva na tok je modelován použitím varianty dynamiky částic neboli dissipative particle dynamics, která se poněkud podobá technikám používaným pro modelování pohybu molekul, ale s většími „molekulami“ nebo částicemi plniva. Beton představuje kompozit vytvořený z materiálů, které se vyznačují různou velikostí, vlastnostmi a chování toku je nelineární. Proto je nejlépe provádět posouzení jako kombinaci simulace a fyzických testů. • Cíle • Digitální revoluce přinesla jiné principy komplexního a parametrického plánování adaptivních staveb založených na studiu přírody, technologii vytváření prototypů a vývoji chytrých materiálů, zásadně změnila způsob, jakým se plánují, řídí, kontrolují a realizují stavby. K zachycení nových vztahů mezi vyvíjejícími se vlastnostmi materiálu, strukturální morfologií, výrobní technologií a architektonickým výrazem jsou třeba nové plánovací parametrické techniky a nástroje, v jejichž rámci dochází pomocí generativních počítačových postupů k integraci způsobu plánování struktur staveb, materiálů a výrobních procesů. Cílem naší nejenom v tuzemsku průkopnické práce je sjednocení aplikace softwarů parametrických výpočetních systémů spolu s vlastnostmi materiálů a softwary CAD/CAM/CAE technologií za účelem vytvoření optimalizačního nástroje pro plánování nejen v digitálním, ale i reálném prostředí, ve smyslu generativního designu pro optimální nadimenzování stavební části z hlediska formy, materiálu a výroby. Vzhledem k tomu, že se bude jednat o složité 3D-operace, budeme využívat buď zásuvných modulů v konkrétním jazyce programu, tzv. skriptů, pro snadné generování výsledku. Vznik a aplikace skriptu má své zákonitosti, které sledují metodu použití. Velice pomáhá využití speciálního softwaru, který dovoluje skloubit manuální manipulaci s psaním skriptu. Skript se stává architektovi něčím jako novou „tužkou“. A nebo druhou možností je přímé sestavení programu pro dané zadání. U obou zmíněných metod je třeba dosáhnout určité úrovně přesnosti, která je závislá na volbě zpětné vazby a následného zhodnocení. Pro různé experimenty, například v podobě analýzy obtékání tekutinami či pro staticko-konstrukční analýzu, byly vytvořeny speciální procedury v počítačových programech: AutoCad, 3D Studio Max, Generative Components, Rhino, plug-in Grasshopper Rhinoceros, atd. Důležitá je samozřejmě i možnost propojení s ostatními programy, jež pracují s databázemi Excel a podobně. Naší záměrem bude vytvořit jeden softwarový optimalizační nástroj a tím zaplnit velkou mezeru v efektivním  přístupu k plánování staveb. Miloš Florián, Doc.ing.arch., Ph.D. Autor je architekt a pedagog na Ústavu stavitelství I.-15 123, Fakulta architektury, České vysoké učení technické v Praze. Od podzimu 2004 vede FLO│W dříve Studio Miloše Floriána_Glass/Freeform Architecture. Zajímá se o plánování počítačem simulovaných inteligentních skleněných fasád, inovativních struktur architektur volných forem, chytré materiály a nanotechnologie.