“We evolueren van computerondersteund naar computergestuurd ontwerpen”

Computational design, parametrisch ontwerpen, generative design, digital integrated engineering …: het zijn populaire buzzwords in de wereld van het digitaal bouwen. Er is uiteraard sprake van onderlinge verschillen en nuances, maar de rode draad bij deze innovatieve digitale ontwerpmethodes is dat er (pro)actief computertechnologie wordt ingezet om gebouwontwerpen te optimaliseren door ze onder meer vlotter uitvoerbaar en kostenefficiënter te maken. Dat de mogelijkheden en voordelen hiervan legio zijn, bleek tijdens de infosessie ‘Digitaal bouwen met dank aan BIM als bindmiddel’ van Het Digitaal Bouwteam, waar Pieter Bieghs en Maaike Berckmoes van VK architects+engineers, part of Sweco de veelbelovende theorie kwamen staven met een hele rist inspirerende praktijkvoorbeelden.

Door de voortschrijdende digitalisering in de bouwsector zien de werkdagen van architecten en ingenieurs er vandaag helemaal anders uit dan in het verleden. De tijd waarin een ontwerper op eigen houtje iets uitwerkte en het resultaat vervolgens invoerde in de computer ligt definitief achter ons, benadrukt Pieter Bieghs, Development Engineer bij VK architects+engineers, part of Sweco en werkzaam bij de overkoepelende afdeling ‘Digital solutions’. “Het is zaak om een wisselwerking op poten te zetten en de computer voor ons te laten denken. Op basis van een hele reeks eisen en ontwerpparameters kunnen digitale tools via allerhande algoritmes een heel aantal mogelijke ontwerpscenario’s genereren. Zo kunnen architecten en ingenieurs niet enkel een eindeloze hoeveelheid mogelijkheden en opportuniteiten in overweging nemen, maar ook weloverwogen keuzes maken. Kortom: we evolueren van computerondersteund naar computergestuurd ontwerpen, dat voor alle stakeholders in het ontwerpproces een onmisbaar data-driven decision making-instrument is.”

Erg breed toepassingsgebied

De ingenieurs van vandaag en morgen zitten niet langer op een eiland te rekenen, maar maken maximaal gebruik van digitale tools om architecten te helpen bij het doorhakken van belangrijke knopen en de gevolgen van bepaalde ontwerpkeuzes inzichtelijk te maken. Dat het toepassingsgebied van digital engineering en computational design erg breed is, toonde Pieter Bieghs aan met enkele praktijkvoorbeelden. “Voor een spiraaltrap in het vernieuwde UZ Gent (Project U), dat momenteel volop in de ontwerpfase zit, maakten we een parametrisch ontwerp, zodat verschillende opties in de balans konden worden gelegd. De ontwerpen die hieruit resulteerden (met verschillende structuur, omkasting, landings enzovoort) koppelden we rechtstreeks aan het BIM-model en stuurden we ook door naar de stabiliteitsingenieur ter controle. Daarnaast optimaliseerden we het ontwerp van de luifel ter hoogte van het inkomgebouw in functie van de uitvoerbaarheid en de afwatering, zij het zonder de bijzondere esthetiek van de constructie in het gedrang te brengen”, legde hij uit, waarna hij nog enkele andere cases aanhaalde. 

“In de wedstrijdfase voor het Europastadion (dat er uiteindelijk niet kwam) hebben we het dakgebinte volledig parametrisch opgemaakt. Voor de koepel van het nieuwe protontherapiecentrum van UZ Leuven zochten we naar een ideaal compromis tussen lichtinval en uitvoerbaarheid. Ook voor toren 7 van CHU Liège namen we de daglichttoetreding onder de loep, gekoppeld aan de jaarlijkse verwarmings- en koelingskost. Voor de Brusilia-toren in Schaarbeek bestudeerden we de mogelijkheden voor de plaatsing van een PV-installatie op de gevels, inclusief geraamde opbrengt en de kostprijs van de verschillende opties. Voor een project in Antwerpen werkten we op basis van de stedelijke HoogBouwNota een 3D-vlak uit waar het nieuwbouwgeheel onder moest blijven om aan alle eisen te voldoen. Tot slot visualiseerden we voor HospitaCité van UZ Saint-Luc in Brussel de fasering van het bouwproces in 3D.”

Flinke kostenbesparing dankzij geoptimaliseerd dak

Ook Maaike Berckmoes, Principal Facade Engineering bij VK architects+engineers, part of Sweco, deed haar spreekwoordelijke duit in het zakje. Zijn ging dieper in op de meerwaarde van parametrisch ontwerpen bij de beoogde uitbreiding van shoppingcenter Belle-Île in Luik, een project dat uiteindelijk gefnuikt werd door de uitbraak van de coronacrisis. “Allereerst optimaliseerden we het glazen dak in het atrium om het vlotter uitvoerbaar en betaalbaarder te maken. Initieel bestond het uit grote onregelmatige driehoeken. We hebben dit omgevormd naar een ontwerp met regelmatige driehoeken waarvan we er veel meer uit één glaspaneel konden halen en die ook logistieke en plaatsingsvoordelen boden voor de aannemer. Vervolgens hebben we gezocht naar de ideale dakvorm. Daarbij was een van de eisen dat we wilden dat al het regenwater – en dus ook smeltende sneeuw – kon aflopen naar de rand van het dak, zodat er minder risico zou zijn op waterinfiltratie en sneeuwophoping.”

“Een andere geïntegreerde studie focuste op de lasten die het dak zou overdragen op de kolommen in het atrium, met het oog op een evenredige verdeling. Dit leidde tot een optimalisatie van het materiaalgebruik. Daarnaast minimaliseerden we de rechtstreekse bezonning in het atrium door de verdeling van transparante en niet-transparante delen in het dak te herzien. En ook het MEP-design, de sprinklers en de RWA waren gekoppeld aan het BIM-model, dat onder meer de gevelbouwers konden gebruiken als basis voor digital fabrication. Een gedetailleerde kostenvergelijking leerde ons dat we met het geoptimaliseerde dakontwerp maar liefst 18 % zouden hebben bespaard. Het potentieel van digital engineering en computional design is met andere woorden enorm!”   

Wat met AI?
De menselijke inbreng bij digital engineering en computational design is op dit moment nog groot, maar wat als AI hierop losgelaten wordt? Zijn er dan nog wel architecten en ingenieurs nodig? “AI zal een uitstekend hulpmiddel zijn, maar zal ons niet vervangen”, benadrukken Maaike Berckmoes en Pieter Bieghs. “AI-tools zullen ons op weg zetten en eventueel bijsturen, maar er zullen nog steeds architecten en ingenieurs nodig zijn om de definitieve knopen door te hakken. Dergelijke ‘emotioneel-rationele’ taken kunnen we niet aan computerkracht overlaten. Het ontwerplandschap verandert heel snel onder invloed van AI, dus het is wel een must om ermee te leren werken. AI an sich kan ons misschien niet vervangen, maar iemand die AI op een doeltreffende manier inzet natuurlijk wel …” 

Het Digitaal Bouwteam
Het Digitaal Bouwteam is een kennisplatform dat inspireert en oplossingen aanreikt om te ontwerpen, bouwen en beheren in BIM. Meer info is terug te vinden via www.digitaalbouwteam.be.