3D kurver byggeriet

Lettere at bygge komplekse geometrier og slyngede rumforløb med digitale 3D-modeller.

16-05-2006

Lettere at bygge komplekse geometrier og slyngede rumforløb med digitale 3D-modeller

Af Niels Nielsen

Boligbebyggelsen, Bispebjerg Bakke; Københavns Kommunes nye musikskole og det nye elefanthus i Københavns Zoologiske Have. Anvendelsen af digitale 3D-modeller er en væsentlig årsag til, at det er blevet mere almindeligt at bygge med dobbeltkrumme former og kurvede rumforløb.

Med 3D-modellerne har arkitekter og ingeniører fået et effektivt værkstøj til at håndtere komplekse geometrier under projekteringen, samtidig at med kommunikationen med bygherrer og udførende entreprenører lettes gennem fremstillingen af fotorealistiske illustrationer og modeller.

Digital lermodel
Boligbebyggelsen, Bispebjerg Bakke, i Københavns nordvestkvarter er et af de mest markante eksempler herhjemme på anvendelsen af 3D-teknologi i gennemførelsen af et byggeri med en kompleks geometrisk form. Fra projekteringen over byggevareleverandørerne til den endelige udførelse på byggepladsen har en digital 3D-bygningsmodel været en integreret del af byggeprocessen.

Bebyggelsens form er undfanget af kunstneren Bjørn Nørgaard, der har modelleret bygningskroppen op i ler som en skulpturel nyfortolkning af den traditionelle karrebygning. I samarbejde med Boldsen & Holm Arkitekter er bebyggelsens 135 lejligheder fordelt i 11 næsten ens huse, der er samlet under to slyngede tagformer.

Taget er bygget op omkring en cosinus-kurve, hvor taget vipper fra den ene til den anden side i et geometrisk forløb. Henover de vinklede porte med terrænspring og op ad den afsluttende tårnbygning fremstår tagets dobbeltkrumme flader i mere irregulære former.

- Vi har brugt både AutoCAD, Architectural Desktop og Autodesk Inventor for at kunne realisere projektet. Især taget, der har dobbeltkrumme overflader, har rent konstruktionsteknisk været en stor udfordring, siger Henrik Jahn fra Boldsen & Holm Arkitekter, der har været med til at tegne byggeriet ud fra Bjørn Nørgaards lermodel.

- Hele taget er designet i Inventor og siden konverteret til Architectural Desktop, der er vores primære arbejdsredskab, og det har givet os én samlet digital 3D-bygningsinformationsmodel at arbejde med. Resultatet har været et næsten fejlfrit forløb, hvor råhuset er opført til en god økonomi, og hvor kvaliteten i det digitale tegningsgrundlag er utrolig høj.

På trods af bygningens frie, håndmodellerede form er byggeriet gennemført efter en industriel byggeproces i den bærende konstruktion med en bagmur i betonelementer og tagflade med præfabrikerede kassetter.

Leverandørerne af beton- og tagelementer, PL-Beton, Spæncom og Taasinge Træ, har produceret ud fra 3D-informationerne i den samlede bygningsmodel.

På samme måde har totalentreprenøren, NCC, under monteringen arbejdet tæt sammen med landinspektøren, der har afsat mål ud fra kote-oplysningerne i 3D-modellen.

Elefanter under kupler
Det nye hus til elefanterne i Københavns Zoologiske Have er et andet eksempel på anvendelsen af 3D-teknologi ved projektering af en bygning med et kurvet og dobbeltkrumt formsprog.

Bygningen er tegnet af den engelske stjernearkitekt, Norman Foster, i samarbejde med det danske ingeniørfirma Rambøll og engelske ingeniører fra Buro Happold.

Udefra er Elefanthuset karakteriseret af to skinnende glaskupler, men selve bygningen ligger under jorden og er en cirkulær struktur, hvor publikum ledes ned til elefanterne ad et slynget rampeforløb.

- Glaskuplernes geometri er bestemt som udsnit af to torus-figurer og har været afgørende for Elefanthusets underliggende konstruktion og indretning, fortæller Kaare K.B. Dahl fra ingeniørfirmaet Rambøll, der projekterer konstruktioner og installationer i den nedgravede bygning.

- Selvom glaskuplerne har en dobbeltkrum overflade, er geometrien forholdsvis simpel at beskrive konstruktivt. Der, hvor 3D-projekteringen virkelig har været en effektiv hjælp, har været ved udformningen af det kurvede rampeforløb i samspil med de bærende konstruktioner og installationerne, så man tidligt i processen har afklaret eventuelle uheldige sammenstød.

Hos Rambøll projekteres konstruktionerne i CAD-softwaren, Tekla, hvor 3D-informationerne er samlet i en objektbaseret databasestruktur. Installationerne projekteres på AutoCAD-applikationen, MagiCAD, mens Norman Fosters tegnestue arbejder på CAD-platformen Microstation.

Ud fra 3D-modellen genereres automatisk hovedparten af 2D-tegningsdokumentationen. Desuden anvendes 3D-modellen til løbende at ’printe’ fysiske modeller i gips af Elefanthuset med en 3D-printer.

Dobbeltkrum musikskole
I den mindre skala er multisalen i Københavns Kommunes nye musikskole i Den Brune Kødby et eksempel på anvendelse af 3D-modeller ved opførelsen af en geometrisk kompleks bygning.

Multisalen ligger som en selvstændig bygning inde i en eksisterende historisk staldbygning. For at skabe et maksimalt gulvareal i multisalen og samtidig respektere staldbygningens karakteristiske rytterlyskonstruktion kurver væggene i både plan og snit.

Geometrisk kan hver af salens fire vægge beskrives som udsnit af torus-figurer.

- 3D-modelllen er anvendt i den indledende fase til at fastlægge bygningens hovedgeometri, for at afklare sammenskæringerne i multisalens hjørner og for at have nogle faste punkter at måle på i sammenskæringerne mellem den nye og den eksisterende bygning, fortæller Klaus Holm Jensen fra Kant Arkitekter, der har været totalrådgiver og arkitekt på Musikskolen.

- Ud fra 3D-modellen har det været enkelt at lave nogle grove - men målfaste - snit i bygningen, som har været underlag for mere detaljerede snittegninger i 2D af ovenlyskonstruktionen i overgangen mellem multisalens krumme vægge og staldbygningens saddeltag, som ellers ville have været arbejdskrævende at projektere.

Multisalens geometriske hovedform betyder, at de bærende stål- og aluminiumsprofiler er valset ud fra samme skabelon. Torus-figurens store radius betyder, at vægfladens krumning ikke er større end, at konstruktionen efterfølgende er beklædt med standard gipsplader med en bredde på 90 cm, der er bøjet på plads uden at være fugtet op.

Udvendigt er multisalen beklædt med zinkruder i et diagonalt mønster, hvor det under monteringen er muligt at optage de små unøjagtigheder, som naturligt opstår, når en krum flade beklædes med rette elementer.