Проектирование масштабных изогнутых конструкций из стекла и металла — это всегда компромисс между смелой идеей и суровыми законами физики. Новый вычислительный метод, кажется, делает этот компромисс не таким болезненным.
Инженер Масааки Мики (Masaaki Miki) из Токийского университета (University of Tokyo) и его американский коллега Тоби Митчелл (Toby Mitchell) разработали алгоритм для проектирования сетчатых оболочек. Эти конструкции — изящные каркасы из металла или дерева со стеклянным заполнением — перекрывают огромные пространства без внутренних опор. В качестве примера – вспомните стеклянные крыши современных вокзалов или атриумов музеев.
Проблема была в расчетах. Существующие методы либо не справлялись со сложными формами, либо требовали колоссальных мощностей. Старый подход команды «съедал» 90 часов работы мощного графического процессора. Новый алгоритм выполняет ту же работу за 90 минут на обычном центральном процессоре. Разница в 60 раз.
Секрет в подходе. Метод работает напрямую с NURBS-поверхностями — это гладкие, точные кривые, стандарт в архитектурном софте. Раньше для расчетов использовали «сетки» из тысяч треугольников, что было сложнее и медленнее. Новые алгоритмы оптимизировали вычисления, повысив их скорость на 98%. Архитекторы могут использовать плагин прямо в популярной программе Rhinoceros, вписав инструмент в привычный рабочий процесс.
Итог — алгоритм находит оптимальную форму, которая выдерживает собственный вес, распределяя нагрузки на сжатие и растяжение. При этом он дает свободу для нестандартных, выразительных решений, которые раньше казались слишком рискованными или дорогими в расчетах. Сейчас метод отлично работает для конструкций из металла и стекла. В планах у исследователей адаптировать его для сетчатых оболочек из композитной древесины.