Rosca Victor Disertatie 2018 [310033]

FACULTATEA DE ARHITECTURĂ “G. M. CANTACUZINO”

LUCRARE DE DISERTAȚIE

ARHITECTURA VIE

Bazele conceptului Baubotanik

și aplicarea acestora în practica de arhitectură

Student: [anonimizat], an VI, 2017-2018

Îndrumător:

Asist.dr. arh. Gabriel TUDORA

Student: [anonimizat], an VI, 2017-2018

Îndrumător: Asist.dr. arh. Gabriel Tudora

Titlu: ARHITECTURA VIE

Subtitlu: Bazele conceptului Baubotanik și aplicarea acestora în practica de arhitectură

Cuvinte cheie: Baubotanik, [anonimizat], [anonimizat], prototip, experimental, ecologic

Introducere. Originea termenului Baubotanik

Descrierea conceptului. [anonimizat]-TREE-CUBE, Nagold

Project Enrelmatt

Baubotanik Tower

Posibilități de aplicare pe scară largă în viitor

Aplicare în design peisager și urbanism

Probleme și soluții la aplicarea în practică

Puncte tari și puncte slabe ale conceptului

Analogii și relația cu alte domenii

Concluzii

Imagini de referinta

Bibliografie

Introducere. Originea termenului Baubotanik

Termenul Baubotanik este un neologism german creat de institutul de teorie a arhitecturii și design din cadrul Universității din Stuttgart si nu are traducere în alte limbi.1 Baubotanik, (“Living Plant Construction” – "construcții din plante vii"), [anonimizat] "Bau" (construcții) și "Botanik" (botanică) – și reprezinta o metodă de construire a clădirilor folosind plante vii. Ferdinand Ludwig este arhitectul care a dezvoltat aceasta metoda mai mult de zece ani și a efectuat cercetări în acest domeniu la Universitatea Stuttgart din 2007. 2

……………………………………………

1Baubotanik – a [anonimizat], 2016

2[anonimizat], 2012

Descrierea conceptului. Model de arhitectură ecologică

Ideea de bază la Baubotanik este de a crea clădiri prin combinarea unei structuri metalice cu creșterea vegetală. Plantele sunt folosite ca materiale de construcție vii și sunt legate de elementele artificiale de construcție. În acest fel ele se îmbină într-o [anonimizat]. O astfel de abordare poate fi promițătoare numai dacă este dezvoltată în mod sistematic ca o tehnică de construcție holistică și dacă normele de creștere a botanicului devin reguli elementare de construcție și de design. Astfel, se stabilește modelul de construcție și proiectare a clădirilor Baubotanik pe baza principiilor botanice și a regulilor de creștere. Dezvoltarea tehnicilor de construcție baubotanică și dezvoltarea unei baze botanice pentru proiectare reprezintă obiectul cercetărilor în Baubotanik.

Examinările efectuate în acest scop sunt inițiate de scurte reflecții istorice. [anonimizat], îndoirea și legarea ramurilor sau rădăcinilor copacilor. [anonimizat] (fig 2.1). [anonimizat], [anonimizat] a văzut în rădăcinile sale puternice o oportunitate de a traversa cu ușurință multe râuri din zonă. Acum, ori de câte ori și oriunde este nevoie, ei pur și simplu își sădesc și cresc podurile.3

Fig. 2.1 Podurile vii din Cherrapunji, India, sunt făcute din rădăcinile arborelui Ficus elastica. Acest arbore produce o serie de rădăcini secundare pe trunchi care pot să se prindă confortabil pe pietrele uriașe amplasate de-a lungul malurilor râului.

Mai recent au apărut și s-au discutat pe larg mai multe idei, viziuni și proiecte care vizează clădirile din plante vii. În special, aceste abordări par a fi lipsite de un studiu sistematic, având în vedere stadiul actual de cercetare și tehnologie în științele botanice și horticole. Prin urmare, potențialul și provocările legate de creșterea vegetală sunt adesea greșit judecate. Unul dintre obiectivele conceptului Baubotanik este acela de a închide acest gol de cunoaștere și de a utiliza descoperirile fiziologice biomecanice ale plantelor și tehnicile horticole de ultimă oră pentru a explora posibilitățile și limitările construcțiilor de plante vii.4 În așa fel, la Baubotanik ne putem referi ca la un model de arhitectură ecologică, deoarece se examinează posibilitatea substituirii surselor tradiționale de material de construcție cu alternative.

Scopul principal al examinărilor și experimentelor efectuate a fost de a dezvolta tehnici, metode și practici cheie care permit realizarea clădirilor Baubotanik în dimensiunea copacilor complet dezvoltați. În cadrul testelor de cultivare și experimentelor biomecanice a fost studiat modul în care plantele pot fi produse în scopuri Baubotanik și modul în care proprietățile lor biomecanice și morfologice pot fi controlate prin modificarea factorilor de creștere. În cadrul investigațiilor paralele privind inocularea tulpinilor de plante s-au dezvoltat tehnici de îmbinare avantajoase pentru Baubotanik și au fost examinate caracteristicile de inoculare ale diferitelor specii de arbori. În afară de aceste tehnici și practici care sunt o condiție prealabilă necesară realizării clădirilor Baubotanik, este esențial să se dezvolte metode de proiectare care să asigure că structurile de plante create artificial pot supraviețui pe termen lung și că scopurile dezvoltării predicate coincid cu dezvoltarea reală. Acest aspect a fost explorat în cadrul proiectului Baubotanik Tower prin proiectarea și realizarea unei construcții prototipice. Încercarea în acest sens a fost de a elabora reguli bazate pe botanică și de a demonstra principala fezabilitate a adăugării plantelor. Procedeul de adăugare a plantelor este derivat din modelele de creștere a smochinilor care cresc semi-epifitici. Caracteristica sa determinativă este faptul că o mulțime de plante tinere sunt unite prin tehnici de inoculare pentru a crea un singur organism (fig. 2.2). În acest scop se utilizează o schelă temporară pentru a aranja plantele de deasupra, una lângă cealaltă, și pentru a le conecta într-un mod care formează o structură asemănătoare cadrului. În timp, instalațiile inițiale de udare și fertilizare pot fi îndepărtate, deoarece plantele individuale se îmbină într-o unitate fiziologică capabilă să se hrănească de la sol. În același timp, stabilitatea structurilor plantelor create artificial crește prin creșterea secundară a grosimii, astfel încât structura devine autoportantă și schela poate fi îndepărtată.

Fig. 2.2 Tehnica de inoculare – îmbinarea mai multor plante tinere în scopul obținerii unui singur organism

S-au stabilit o serie de pași esențiali în dezvoltarea unei construcții din plante vii, care cuprind planificarea pe termen lung, care sunt elementele principale de luat în considerare și construirea propriu-zisă a unui proiect Baubotanik.5 În primul rând, materialul vegetal care urmează să fie utilizat pentru construcția instalației trebuie selectat și propagat. Selectarea speciilor de plante cu proprietăți biomecanice adecvate, precum și modul de influențare a creșterii plantelor pentru a determina dezvoltarea unor morfologii specifice este esențială pentru această primă fază de dezvoltare. Elementele plantelor trebuie să aibă o anumită elasticitate care să permită ca planta să fie îndoită și pusă în formă în funcție de necesități pentru construcție – acest lucru nu este posibil pentru toate speciile. Prin intermediul plantelor crescute în condiții de lumină specifice, se pot impune dezvoltarea de lăstari de plante subțiri și lungi, ceea ce duce la forme adecvate ale plantelor. Această fază este menționată ca faza de creștere (fig. 2.3.a).

Într-o a doua fază, materialul vegetal este pus împreună și format în cadrul dorit al structurii clădirii. În această "fază de modelare și conectare"(fig. 2.3.b), construcția este încă neîncărcată – obiectivul principal este de a forma legături strânse și stabile și de a realiza geometria finală și mărimea structurii.

În cele din urmă, ultima fază este cea în curs de dezvoltare(fig. 2.3.c). Construcția plantelor vii crește în stadiul final – ca o sinergie a materialului vegetal și tehnic, în stare încărcată și supusă la vreme, schimbări sezoniere și dezvoltare a plantelor.

Fig. 2.3: a) faza de creștere; b) faza de modelare și conectare; c)faza în curs de dezvoltare

……………………………………………

3(„The Root Bridges of Cherrapunji. Centuries-old bridges grown from tangled roots”, Atlas Obscura, 2009)

4(“Growing a new society”, Katinka Corts, Interview with Ferdinand Ludwig, 22 sept 2016)

5(Botanical foundations of botany building and their application in the design, Ferdinand Ludwig, 2012)

Cercetare și dezvoltare

Materiale vii

În Baubotanik activitatea se începe cu proiectarea modelului clădirii, dar nu se termină cu construcția sa.  Clădirea nu poate fi finisată "complet". Chiar și după ce oamenii consideră proiectul finalizat, natura continuă să facă modificări proprii și, în cele din urmă, "arhitecții" clădirii devin copacii înșiși.6

6Fig 3.1.1 “Human nature” – un concept suprarealist de evoluție a ființei umane în corpul unui copac. Artist: Christophe Guinet; 2012

Motivația activității cu plante în creștere constă în înțelegerea arhitecturii mai degrabă ca un proces, nu ca pe o existență. Astfel, arhitecții trebuie să adapteze cerințele și așteptările estetice cu creșterea și ofilirea copacilor.

Există o dorință exprimată de a încerca activitatea Baubotanik, de asemenea, în condițiile altor culturi, cu alte specii de plante. Însă Baubotanik nu este o metodă simplă și ieftină de arhitectură, astfel încât este nevoie de mai multe lucruri esențiale, oameni de știință, și cel mai mult este nevoie de timp, având în vedere durata de creștere a unui copac.

Lemnul plantelor poate fi considerat un material mai "inteligent", comparativ cu piatra și betonul, deoarece "plantele au învățat să-și mențină greutatea"2 (Ludwig Ferdinand). În timpul creșterii copacii optimizează puterea și tensiunea și, în contrast cu unitățile tehnice, nu au puncte de fractură. În plus, în locuri cu o povară grea copacul se îngroașă (fig 3.1.2). Folosind această funcție, arhitecții "învață" materialele de construcție naturale să formeze în puncte de referință noduri, schimbând arborii în mod deliberat.

Fig 3.1.2 Evoluția trunchiului plantei de la element care se susține pe o structură artificială până la element structural care poate prelua încărcări

Durata de viață a unui copac este foarte limitată – este rareori capabilă să supraviețuiască mai mult de o generație de locuitori. Cu toate acestea, în Baubotanik nu se caută nemurire și permanență. De obicei, arhitectura este ceva static. Cu cât o clădire servește mai mult, cu atât mai bine, în mod ideal – pentru totdeauna, și tot ceea ce rămâne în ea rămâne același ca în momentul creației. În cazul Baubotanik, o parte a arhitecturii și a structurii în sine a fost, pentru prima dată, procesului de schimbare a timpului – aici se are în vedere impactul schimbarii anotimpurilor și ciclul anual complet al vremii; cu prezența sau absența unei îngrijiri adecvate. Baubotanik a transformat arhitectura într-un proces, iar moartea întregului sistem este, de asemenea, o parte necesară a acestui proces.

Scopul declarat al lui Baubotanik este de a construi clădiri vii în dimensiunea ulterioară a copacului complet dezvoltat. Prin metoda îmbinării vegetalului cu o structură artificială, plantele tinere înrădăcinate în vasele speciale sunt aranjate într-o cameră într-un anumit mod și conectate în așa fel încât să se formeze o structură în cadru vegetal. La început, plantele unice sunt furnizate în mod continuu și local cu apă și substanțe nutritive și își păstrează forma datorită schelei temporare de susținere. În cursul dezvoltărilor ulterioare, o structură puternică autoportantă ar trebui să apară prin creșterea secundară în grosime. Mai întâi, este important să se permită transportul apei, nutrienților și substanțelor asimilate peste frontierele individuale primare – de la cea mai mică rădăcină până la concediul de vârf. În plus, cele mai mici plante care stau în sol trebuie să dezvolte un sistem de rădăcini foarte puternic. Prin urmare, schele devin inutile și pot fi îndepărtate împreună cu sistemul artificial de aprovizionare cu apă și nutrienți.

Modelul de creștere al smochinului tropical (Ficus benghalensis) este omologul natural al acestui proces de dezvoltare. Plantele de acest fel își acoperă nevoia de apă și substanțe nutritive "din aer", ceea ce înseamnă că ele cresc mai întâi epifite, dar se adaptează în timpul creșterii lor la viața terestră. La început cresc în coroana unui copac gazdă și trimit rădăcini la pământ pentru a extrage de acolo apa și nutrienții. Astfel, arborele gazdă servește ca schelă temporară pe care o strangulează în timp cu rădăcinile sale aeriene. În timp ce gazda moare și putrezeste, rădăcinile aeriene formează o structură asemănătoare cadrului – similar unei structuri baubotanice.

Principala fezabilitate a metodei a fost demonstrată până în prezent printr-un experiment de conectare liniară care implică șapte plante. Pentru a realiza cu succes aplicarea metodei în practică, se va determina să se creeze o metodă care determină inversarea descrisă a substanțelor nutritive și o modalitate de a susține creșterea în special a zonelor radiculare inferioare. De aceea, este necesară o cunoaștere exactă: în primul rând, despre eficiența fiziologică a zonelor rădăcinilor reale, precum și despre conductivitatea apei în axele plantelor și în locul unde se dezvoltă interacțiunea.

Producerea și descrierea plantelor ca materiale vii de construcție

Clădirile baubotanice simple și destul de mici pot fi realizate cu material vegetal comun. Dar, pentru a implementa structuri mai complexe în dimensiunea unui arbore complet, este important, pe de o parte, să se utilizeze metode specifice de construcție. Cu toate acestea, mai presus de toate, sunt necesare cerințe speciale privind materialele de construcție existente.

O condiție determinantă este în special faptul că plantele pot fi curbate în raze foarte strânse. Prin urmare, acestea ar trebui să fie cât mai subțiri și mai flexibile posibil, dar în același timp ar trebui să ofere o lungime totală posibilă pentru completarea construcției. Prin urmare, un profil de cerințe morfologice și biomecanice derivă: plantele ar trebui să posede o delimitare maximă posibilă (relația dintre lungime și diametru), un modul redus de elasticitate și o rezistență ridicată la tracțiune.

În încercările de reproducere se studiază modul în care aceste atribute morfologice și biomecanice pot fi influențate de condițiile de creștere divergente și ce legătură există între aceste calități și structura lor anatomică. Prin generarea de combinații specifice de stimuli de mediu, se încearcă creșterea parametrului de subțiere până la limitele plasticității morfologice. Ca semn de stimulare, nivelul de luminanță și compoziția spectrală a radiației au fost alese în particular pentru a influența morfologia.

Obiectivul testului de cultivare a fost acela de a produce plante cu lăstari foarte lungi și subțiri, astfel încât să poată fi îndoite ușor și într-o rază îngustă. Astfel, acestea devin potrivite pentru o gamă largă de aplicații Baubotanik. Prin urmare, condițiile de mediu au fost modificate în mod special într-o seră de reproducere specială în care condițiile de iluminare pot fi modificate în nouă camere separate, ceea ce a permis modificarea compoziției spectrale a luminii solare prin utilizarea unor pelicule de filtrare a luminii (fig. 3.2)7. Camerele aveau folii translucide pe ușile transparente, iar, în plus, în unele camere, tulpinile plantelor în creștere au fost acoperite cu folii opace. Scopul primordial al acestor intervenții este de a evidenția că plantele prezintă o reacție pronunțată de evitare a umbrelor și o rată generală ridicată de creștere. Specia de copac aleasă a fost platanus acerifilia, deoarece această specie este, în general, potrivită pentru multe proiecte Baubotanik. Îmbrăcarea tulpinilor copacilor tineri cu filtre de lumină sau peliculă ușoară stratificată părea a fost destul de eficientă; lăstarii tratați în acest mod au crescut cu 25 cm mai mult decât plantele de control și au atins o lungime totală de 260 cm (creștere anuală). Deoarece acest tratament a redus drastic și creșterea în grosime, sa obținut o creștere semnificativă a gradului de zveltețe.

Fig. 3.2 Seră experimentală de cultivare a plantelor pentru Baubotanik

Într-o a doua etapă, lăstarii produși în modul descris au fost examinați anatomic și biomecanic. Plantele cultivate în lumină filtrată (în raport foarte redus de lumină roșie și roșie închisă) și în special cele cu filtrare sau învelire ușoară a tulpinilor au arătat un modul de elasticitate mai mic de 3000 MPa decât cel al plantelor de control (8000 MPa). În combinație cu mărirea diametrului (creșterea în grosime) menționată mai sus, tratamentul cu filtrare prin lumină sau cu împachetare ușoară a avut ca rezultat o lăstare rigidă cu 70% mai mică. Plantele produse în acest mod pot fi îndoite mult mai ușor și astfel sunt mult mai aplicabile proiectelor Baubotanik decât plantele de control cultivate cu efect de seră netratate. În testele de încovoiere și fractură, cele mai multe probe din secțiunile bazale au arătat un model de rupere ductilă, iar cele ale părților superioare – deseori brusc, un model de rupere fragilă. Toate plantele cultivate în sera experimentală ar putea fi îndoite cu raze variabile înguste (R <5,5 cm) și nu au atins în acest aspect ținta stabilită (R <10 cm). Lăstarii cultivați în câmp, care au fost examinați în experimente suplimentare, nu au atins acest obiectiv, deoarece au fost rupți la raze de îndoire între 20 și 15 cm.

Rezultatele actuale arată că plantele pot fi crescute cu caracteristicile dorite, în special prin acoperirea tulpinilor. În acest moment trebuie încă clarificat modul în care aceste rezultate pot fi adaptate la practica producției vegetale.

Plante potrivite pentru realizarea proiectelor

Nu fiecare specie de copac este potrivită pentru Baubotanik. Ceea ce contează mai întâi este că trunchiurile și ramurile trebuie să se dezvolte bine și să poată înconjura componentele tehnice. Aceaste aspecte sunt puternic determinate de structura lemnului și scoarței. În plus, copacii trebuie să tolereze tehnicile de îmbinare aplicate, cum ar fi înșurubarea lăstarilor tineri. În ansamblu, ele ar trebui să fie la fel de robuste și stresante, pe cât posibil, iar rănile care ar putea apărea ar trebui să se vindece rapid și bine.

A fost aleasă salcia pentru pasarela pietonală din Werkparc Neue, Kunst am Ried (fig 3.3.1) și pentru Baubotanik Tower deoarece este foarte ușor și rapid de aplicat în practică – ideală pentru construcțiile de pionierat, unde rezultatele ar trebui să fie rapid vizibile.

Fig. 3.3.1 Pasarela pietonală din Werkparc Neue, Kunst am Ried

S-au analizat, de asemenea, mai mult de zece alte specii pentru caracterul lor adecvat pentru Baubotanik. Testele se desfășoară încă ca proiecte pe termen lung, în colaborare cu o grădiniță de copaci din Germania de Nord, pe câmpuri speciale de testare la Stația experimentală pentru horticultură din Hohenheim. Până în prezent, se arată că speciile de arbori, cum ar fi, de exemplu, planionul, carpenul european și carpenul de hamei sunt bine adaptate în contextul urban.

Unul dintre scopurile testelor de inoculare a fost să examineze aplicabilitatea diferitelor specii de arbori în scopuri Baubotanik și să adune fundamentele pentru dezvoltarea tehnicilor practice de îmbinare. Din acest motiv, s-au aplicat diferite tehnici de îmbinare la zece specii și geometrii multiple de îmbinare în cadrul unui screening, iar procesul de inoculare a fost documentat morfologic și anatomic într-o perioadă de la unu până la trei ani. Speciile alese au fost copacii pionieri cu creștere rapidă, Salix alba (fig. 3.3.a), Betula pendula (fig. 3.3.b), Alunus glutinosa (fig. 3.3.c) și Black Locust (Robinia pseudoacacia), precum și, în general, o specie cu o creștere mai lentă, platanul (Platanus acerifolia, fig. 3.3.d), frasin european (Fraxinus excelsior), norvegiană Mapple (Acer platanoides) și stejar englezesc (Quercus robur) și, în plus, speciile cu o umbră foarte tolerantă și în creștere lentă: carpenul (Carpinus betulus, fig. 3.3.e), fagul (Fagus sylvatica).

Fig. 3.3 Inoculare aplicată la speciile: a) Salix alba; b) Betula pendula; c) Alunus glutinosa; d) Platanus acerifolia; e) Fagus sylvatica

Tehnicile de îmbinare pot fi împărțite în trei secțiuni. În primul rând există tehnici în care plantele sunt legate împreuna cu legături largi și flexibile care stau peste coajă. În al doilea rând au fost testate tehnicile în care plantele, unde sunt legate împreună cu frânghiile subțiri care tăiau în scoarță și care nu sunt integrate de procesele de creștere. În al treilea rând, există tehnici în care plantele sunt conectate cu șuruburi care penetrează miezul din lemn al tulpinilor. Dacă este posibil și rezonabil, aceste tehnici s-au aplicat tuturor speciilor și conexiunilor paralele și transversale, fiecare cu două, până la opt plante.

Cu ajutorul tehnicilor de îmbinare alese, inoculările ar putea fi inițiate în multe cazuri cu aproape toate speciile. Afinitatea la inoculare crește cu vigoarea și scade cu cantitatea de țesuturi epidermice secundare (plută, coajă). În măsura în care a fost posibilă inițierea proceselor de inoculare descrise, aproape nici o diferență calitativă între specii nu ar putea fi documentată în timpul perioadei de observație. Cu toate acestea, speciile diferă în mod clar în reacția lor la diferite tehnici de îmbinare, în timp ce anatomia scoarței, în special procentul de sklerenchim și fibre, este evidentă. Deși anatomia lemnului (aranjarea circulară sau difuză a porilor) și capacitatea unei specii de a împărți și sigilarea rănilor lemnului sunt factori importanți la unele tehnici de îmbinare.

Proiectarea structurii din materiale vii

Odată cu proiectarea și realizarea clădirii experimentale "Baubotanik Tower", a fost demonstrat în principal modul în care spațiile verzi accesibile în dimensiunea unui arbore complet cultivat pot fi realizate într-un timp foarte scurt prin utilizarea metodei de adăugare a plantelor (fig. 3.4.1). În același timp, unele constatări ale testelor de inoculare și de cultivare ar putea fi aplicate în condiții practice. Dar, mai presus de toate, s-au făcut încercări de a deduce sistematic o propunere de proiectare a unui proiect Baubotanik din modelele de creștere vegetală. Spre deosebire de un proiect arhitectural obișnuit, nu este în primul rând un obiect care trebuie proiectat, ci mai degrabă un proces de dezvoltare și dezvoltare care să permită existența stărilor dorite de dezvoltare.

Modul în care plantele unei structuri Baubotanik sunt aranjate și conectate unele cu altele constituie condiții speciale de creștere. Au fost identificate patru seturi de subiecte care sunt relevante pentru procesele de proiectare Baubotanik: "condiții concurențiale", "gravimorfism", "stimulente mecanice" și "procese de transport". Într-o analiză mai detaliată a devenit clar că stimularea mecanică influențează dezvoltarea structurilor Baubotanik mult mai puțin decât se aștepta la început; astfel aceste condiții nu au mai fost luate în considerare. În contrast, condițiile concurențiale pot fi considerate ca fiind puternic influente, deoarece construcția unei structuri Baubotanik provoacă în mod inevitabil o suprapunere a spațiilor coroanei. În ceea ce privește condițiile concurențiale, o metodă de a deduce o densitate critică a plantelor ar putea fi recuperată din științele forestiere. Prin această metodă a fost posibilă elaborarea unei densități rezonabile a plantelor și estimarea aproximativă a punctelor critice în dezvoltare atunci când plantele individuale sunt în pericol să moară.

Gravimorfismul influențează dezvoltarea structurilor Baubotanik, deoarece îndoirea și deflectarea lăstarilor modifică tiparele naturale de creștere. Studiile existente au fost utilizate pentru a se abate de la regula de proiectare conform căreia lăstarii ar trebui să fie îndoiți și deflectați cât mai puțin posibil și în mai mult sau mai puțin același unghi pentru a realiza o dezvoltare consecventă a tuturor secțiunilor de tragere. În ceea ce privește procesele de transport, considerațiile au fost axate pe relațiile dintre transportul de apă în lemn și creșterea în grosime. Bazându-se pe două modele bine stabilite în fiziologia plantelor și ecologia plantelor, s-a dezvoltat teoria modelului de țevi și modelul de rezistență, o metodă de descriere calitativă a debitului de apă în structurile de plante formate prin inoculare și adăugare de plante. Prin această metodă este posibil să se descrie consecințele diferitelor aranjamente ale plantelor.

Fig. 3.4.1 Principiul de adăgare a plantelor în dimensiunea unui singur copac

Tree wall

Tree wall (fig. 3.4.2) este o dezvoltare a produsului grupului de cercetare de la Igma. Acesta a fost dezvoltat în colaborare cu Compania SecOp / GaLaTec prin ordinul Helix Pflanzensysteme Enterprise. Proiectul a fost susținut de "Innovationsgutschein Baden-Württemberg". Este prima utilizare concretă a ideii baubotanice de adăugare a plantelor într-un produs constructiv horticol.

Fig. 3.4.2 Tree Wall 3: a) structură vegetală în două straturi cu sistem suplimentar de alimentare cu apă și nutrienți; b) coroana modelată în formă rectangulară ; c) coroana modelată în formă de umbrelă; d) tree-wall folosit ca fațadă verde.

Peretele de copaci nu este în general susținut de instalația de structură metalică. Jardinierele și elementele de stabilizare suplimentare decuplează funcția de susținere majoră de stabilizare. Cu toate acestea, ele nu produc greutate suplimentară, ci ajută la întărirea și ancorarea structurii în sol. Navele de plante calificate autoportante care conțin provizii necesare și umpluturi substrat pentru plante sunt componente permanente ale structurii. Ideea de bază este de a folosi navele pentru a crea o zonă de perete autonomă. În acest fel, ele preiau și funcții suplimentare, cum ar fi de izolație fonică, de exemplu.

În totalitate, Tree Wall este conceput ca un "sistem modular vegetal": jardinierele sunt înserate la fel ca pietrele de zidărie și deja de la început, sunt echipate cu plante tinere. Plantele care au calitatea de a crește ca arborii sunt conectate prin inoculare pentru a crea o structură continuă. În timp, în față și deasupra peretelui apare o coroană care poate fi tăiată și împodobită în diferite moduri. În plus, alte nave pot fi plantate cu plante târâtoare, plante de alpinism sau plante perene erbacee, astfel încât întregul perete să se transforme într-o zonă verde verticală.

Deoarece pământul furnizează necesarul de apă și substanțe nutritive pentru structura intergrată a plantei, dimensiunea coroanei este limitată la capacitatea rădăcinii din jardiniere. Prin urmare, o suprafață mai mare de frunze se poate cultiva, ceea ce nu se întâmplă în cursul plantării pereților convenționali.

Mai mult, o parte integrantă a conceptului Tree-Wall este includerea unui sistem de gestionare a apelor pluviale: rezervoarele poroase de apă (Rigolen) pot fi integrate sub stratul de pământ și pot fi utilizate pentru udarea artificială pentru acele plante ale căror rădăcină susțin peretele. În același timp, aceste rezervoare de apă sunt disponibile direct pentru plantele care înrădăcinează în sol. Prin urmare, apa de suprafață și apa de ploaie vor fi utilizate pentru udarea structurii vegetale și nu este nevoie de sisteme secundare de aprovizionare cu apă.

Examinări privind nodurile – tehnici de conectare a plantelor8

Una dintre tehnicile cheie Baubotanik este încurajarea plantelor să se dezvolte într-o unitate fiziologică și o joncțiune mecanică puternică prin conectarea lor într-o manieră specifică. Calificarea diferitelor metode de fuziune și impactul tipului de arbore asupra rezultatelor interacțiunii a fost examinată în experimentele curente. Prin urmare, au fost aleși arbori de pădure și parcuri obișnuite, cu caracteristici anatomice diferite (de exemplu, Zerstreut și Ringporer) și modele de comportament ecologic.

În timpul acestor experimente, plantele au fost tăiate în punctul de contact: parțial într-un mod comparabil cu procesul de finalizare a ablactării și parțial prin presarea unul pe altul fără a fi tratat în continuare cu diferite mijloace de îmbinare. Acesta din urmă îndeplinește condițiile pentru nodurile naturale care apar deseori la rădăcini și, mai rar, și la membrele care se ating reciproc.

Mai multe faze ale acestor procese de intercrescență ar putea fi documentate atât la nivel macroscopic, cât și prin tăieturi microscopice: La început, se poate observa adesea o închidere reciprocă a partenerilor de interacțiune. Ulterior, legăturile țesuturilor de coajă se dezvoltă printr-un țesut asemănător cu calus în zona de coajă exterioară, chiar în poziția în care cei doi parteneri de îngrămădire se întâlnesc unul cu celălalt. În parte, aceste intersecții sunt recunoscute din exterior; ele parțial nu se văd până când nu se taie planta. De îndată ce țesutul scoarței este crescut împreună în zonele mai mari, apare o "fuziune" parțială a corpurilor de lemn, care poate fi probată numai în secțiune transversală. Unele locații nu dezvoltă o astfel de conexiune a corpurilor din lemn. Apoi resturile vii sau care au murit din țesutul de coajă rămân în nod.

O intercrescență reușită poate fi proclamată de îndată ce, în timpul procesului descris, se încorporează mai puțin țesut de coajă și ambii parteneri îmbinați împărtășesc aceleași inele anuale în următorii ani. Un astfel de rezultat ar putea fi atins cu mai multe specii, de ex. plantații, sălcii și mesteacăni, în timp ce, de exemplu, cu arborii robiniilor nu s-au putut obține aproape intercrescente prin metodele de conectare alese. Se poate presupune o legătură între anatomia țesutului de coajă și aceste rezultate.

În proiectele Baubotanik, tulpinile de plante lemnoase tinere sunt interconectate cu o construcție sau cu o clădire artificică. Datorită proceselor de creștere secundară, aceste structuri delicate încep să dezvolte o capacitate mare de încărcare mecanică pe parcursul timpului. Plantele folosite pentru a forma structura inițială trebuie să respecte constrângerile fiziologice și în special morfologice și biomecanice. Pentru construire, tulpinile folosite trebuie să fie îndoite cu raze înguste și sunt avantajoase dacă sunt foarte subțiri și ne-ramificate.

Pentru a realiza o astfel de formă și structură de tulpină este investigat în ce condiții de cultivare se pot dezvolta tulpini de plante care prezintă un grad ridicat de zveltete la o lungime adecvată, un modul tânăr redus și o rezistență mare la tracțiune. Ca plantă model, se folosesc răsaduri de Platanus acerifolia de un an. Pentru a controla forma și structura tulpinilor, plantele sunt cultivate în diferite condiții de mediu adaptate artificial, în camere de creștere speciale. Ca factori cheie care influențează parametrii formați, structurali și mecanici ai tulpinilor într-un set de experimente paralele, radiația fotosintetică activă (PAR) și rata relativă de radiație roșie (R) și roșie (FR) sunt modificate prin utilizarea filtrelor luminoase filtrarea benzilor specifice ale lungimii de undă a radiației, determinând reacțiile plantelor cunoscute ca "evitarea umbrelor" și "efectul fitochrom". Într-un al doilea set de experimente paralele, radiația fotosintetică activă (PAR) este redusă fără a schimba compoziția spectrală a iradierii prin utilizarea unei țesături de umbrire. Într-o altă serie experimentală tulpinile sunt înfășurate în diferite filme de filtrare a luminii, în timp ce frunzele sunt expuse la lumina soarelui. Datorită faptului că numai calitatea luminii la tulpină este modificată, diferite aspecte ale reacției de evitare a umbrei pot fi separate.

Rezultatele arată corelații între condițiile de lumină și caracterele morfologice, anatomice și biomecanice ale tulpinilor de plantă examinate. Aceste corelații sunt încă rareori investigate în plantele lemnoase. Pentru domeniul "Baubotanik", rezultatele reprezintă informații fundamentale pentru a descrie și produce tulpinile de plante lemnoase ca material de construcție viu.

Structurile convenționale pot fi calculate și controlate, în timp ce structurile în creștere depind de dezvoltarea plantelor. O clădire Baubotanik este monitorizată de-a lungul duratei de viață, astfel încât componentele unice ale structurii se schimbă în mod constant.

Deși majoritatea oamenilor cred că coroana unui copac este "împinsă în sus" când un copac este în creștere, dezvoltarea pe înălțime are loc doar la vârful tragerii; trunchiul arată creștere doar în circumferință. Prin urmare, numai geometria de bază a structurilor se schimbă. Creșterea în circumferință permite creșterea în timp a componentelor tehnice, dar necesită și construcții care sunt proiectate să reziste la presiunea de creștere naturală. Evident, totul nu poate fi calculat, din moment ce dinamica creșterii presupune că există întotdeauna o anumită incertitudine – un aspect constructiv dificil, dar conceptual, interesant al lui Baubotanik9.

……………………………………………

6“Human nature”, Artist: Christophe Guinet; 2012

7„Plant stems as building material for living plant constructions”, Ludwig F, de Bruyn G, Thielen M, Speck T, 2009

8„Climate active design with living architecture. Concepts and techniques to integrate trees in architecture and urbanism”, Ludwig, F.; Schönle, D.; Vees, U. 2015

9http://www.baubotanik.org

Proiecte

Baubotanik Tower

Baubotanik Tower1 este o clădire de testare și demonstrație. Acesta exemplifică noi posibilități de inginerie cu plante vii și vizualizează potențialul arhitectural și ecologic în Baubotanik.

Clădirea are o amprentă de aproximativ 8 metri pătrați și o înălțime de doar 9 metri, cu trei nivele utile. Este primul proiect baubotanic care a fost realizat prin utilizarea metodei de adăugare a plantelor. Structura botanică a fost făcută dintr-o sută de puieți sălbatici de 2 metri din specia Salix Alba. Numai plantelele de la cota terenului au fost sădite în pământ, în timp ce toate celelalte au fost înrădăcinate în recipiente speciale dispuse pe șapte nivele diferite (fig. 4.1.1).

Fig. 4.1.1 Baubotanik Tower, stadiul primar

Construcția din plante vii a turnului Baubotanik a fost proiectată ca o structură parodiamică regulată, care era legată de elemente de construcție tehnice pentru armarea orizontală. Aceste elemente formează trei platforme accesibile, cu o amprentă pătrată de 2,8 m lungime, precum și balustrade. Această structură totală de 8 m este susținută de o schelă din țevi din oțel care susțin, de asemenea, containerele de plante care sunt aranjate pe șapte nivele diferite. specia salix alba (White Willow) a fost aleasă din cauza condițiilor de amplasament (zona mlăștinoasă) și datorită vitezei lor de creștere rapidă. În cele din urmă au fost analizate condițiile de creștere din structura Baubotanik a turnului și s-a încercat să se prezică evoluția ulterioară și să se prezinte unele posibilități de manipulare a dezvoltării cu privire la obiectivele intenționate. Aici este de menționat că plantele individuale tind să moară destul de devreme în dezvoltare (începând cu un diametru de 1,5 cm) din cauza densității relativ ridicate a plantelor. În același timp, se poate presupune că structura plantelor va fi capabilă să se hrănească autonom față de sol cel puțin în momentul în care tulpinile au ajuns la un diametru de aproximativ 8 cm (fig. 4.1.2). Prin utilizarea estimărilor brute a producției de biomasă a standurilor de salcie s-a calculat că structura ar trebui să dureze o perioadă de timp de aproximativ opt ani. Din cauza condițiilor concurențiale care există și în structurile combinate / inoculate, probabil că din ce în ce mai multe secțiuni de tulpini vor muri în dezvoltarea ulterioară, iar structura romboidă se va dezintegra în timp.

Fig 4.1.2 Baubotanik Tower, după eliminarea structurii artificiale și strucura vegetală se hrănește autonom și poate fi încărcaă cu sarcini

Întreaga construcție este susținută de o schelă temporară de tuburi din oțel, care este încorporată în pământ pe o bază cu șurub – o structură care poate fi întotdeauna îndepărtată. Jardinierele sunt umede în mod constant pentru a asigura apa necesară pentru plante. Prin această contiție, toate plantele se vor amesteca între ele. Astfel se va examina cât timp este nevoie ca structura vegetală să extragă independent apa și nutrienții din pământ.

Datorită caracterului său experimental, structura nu este proiectată ca o unitate cu acces public. Schelele din oțel acoperite cu zinc sunt în mod obișnuit utilizate pentru întreținere și îngrijire. Capacitatea de încărcare a structurii de susținere a plantelor este în prezent dificil de prognosticat și trebuie dovedită prin teste de greutate.

……………………………………………

http://www.ferdinandludwig.de

http://www.baubotanik.org

http://www.uni-stuttgart.de/igma/

PLANE-TREE-CUBE, Nagold

Pentru Plane-Tree-Cube s-a aplicat aceeasi tehnologie ca si la Baubotanik Tower. Plantele înrădăcinate în recipiente speciale sunt aranjate în interiorul spațiului și interconectate astfel încât să crească împreună ca structură cadru. Inițial, plantele sunt alimentate cu apă și nutrienți și păstrate în formă printr-o schelă auxiliară temporară (fig. 4.2.1.a). În cursul dezvoltării, o structură autoportantă și încărcabilă apare astfel încât schemele auxiliare să fie eliminate (fig. 4.2.1.a). În același timp, devine posibil ca apa și substanțele nutritive să fie transportate de la cele mai adânci rădăcini până la frunzele de sus, iar cele mai mici plante care sunt plantate în sol dezvoltă un sistem puternic de rădăcini. Rădăcinile aranjate în zona cadru devin redundante și pot fi eliminate. În acest fel, spațiile baubotanice cu dimensiunea copacilor maturizate pot fi create într-un timp scurt, care, pe termen lung, realizează robustețea unui copac cultivat în mod natural. La această construcție, trei platforme accesibile cresc în structura cadru formată.

Fig. 4.2.1 PLANE-TREE-CUBE, secțiune:

a) plantele sunt alimentate cu apă și nutrienți și păstrate în formă printr-o schelă auxiliară temporară;

b) schemele auxiliare eliminate, structura devine autoportantă și încărcabilă

PLANE-TREE-CUBE din Nagold este cea mai mare clădire baubotanică până în prezent și prima care este proiectată special pentru un context urban (fig. 4.2.2). Este o contribuție la expoziția de horticultură regională 2012 din Nagold și face parte dintr-o serie de case de oraș după aceea. În timp ce aceste case sunt făcute din piatră și așezate într-o grădină verde, în cazul cubului Baubotanik conceptul este gândit invers: clădirea în sine este planta care se ridică dintr-un pătrat acoperit în principal de piatră.

Fig. 4.2.2 Plan de situație

Intrând în clădire, vizitatorul va fi primit de răcoarea umbroasă a unei coroane de copac care este atât un spațiu natural cât și un spațiu proiectat arhitectural. Există toate calitățile senzuale pe care le cunoaștem din copaci și păduri cultivate în mod natural: cum ar fi frunzele care se învârt în vânt sau dansul umbrelor acestora. Cu toate acestea, prin designul geometric și diferitele nivele și scări, caracterul său arhitectural al cubului devine evident. Clădirea este un copac construit, un cub obișnuit, care își va schimba forma de-a lungul anilor (fig. 4.2.3).

Fig. 4.2.3 PLANE-TREE-CUBE în diferite faze de dezvoltare

În plus, aceste calități spațiale și senzoriale constituie potențialul ecologic al Baubotanik tangibil: aerul este răcit de puterea mare de evaporare a frunzelor, ceea ce creează un microclimat plăcut.

În timpul expoziției horticole, vizitatorilor li s-a permis să intre pe platformele și facilitățile prevăzute pentru întreținere (fig. 4.2.4). Astfel, ei au intrat în contact cu structura în care instalațiile tehnice fuzionează cu plantele în creștere. Atmosfera este formată, pe de o parte, de țevi, regulatoare, senzori și supape, iar pe de altă parte, de verdele proaspăt al frunzelor și lăstarilor tinere care germinează peste tot pe pereții verzi.

Fig. 4.2.4 PLANE-TRE-CUBE, interior (fotografie/randare digitală)

În ciuda caracterului său tehnic, spațiul interior este un spațiu de tăcere aproape meditativ. Pereții – plini de frunze – filtrează atmosfera sonoră a locului de desfășurare a meditației și în timpul intervalelor de irigare se aude o picurare constantă. Nevăzute și ascunse în spatele frunzelor, vizitatorii pot trece cu vederea activitățile din zona spectacolului horticol de la nivelul superior. Și cu o anumită doză fantezie pot imagina cum va arăta clădirea în viitor.

În timpul proceselor de creștere în anii următori, geometria fundamentală a structurii instalației nu se schimbă – dar se schimbă proporțiile. La început, apare ca un zid verde omogen; o zonă de frunze care ajunge de la sol până la partea de sus a clădirii. În decursul timpului – de îndată ce plantele sunt cultivate împreună – se ridică o coroană deasupra structurii baubotanice, iar în partea inferioară structura de cadru vegetală crește în putere. De îndată ce plantele cultivate sunt suficient de groase și stabile, suporții temporari trebuie sunt îndepărtați.

În cadrul proiectului "Holzbaupreis Baden-Württemberg 2012", proiectul a câștigat "Premiul special pentru inovație".

……………………………………………

http://www.ferdinandludwig.de

http://www.baubotanik.org

http://www.uni-stuttgart.de/igma/

Project Enrelmatt

Acest proiect Baubotanik face parte din designul unui nou oraș situat în Basel "Erlenmatt". Întreaga zom[ se află într-un proces de transformare. Prin urmare, dezvoltarea clădirii Baubotanik însoțește transformarea regiunii și simbolizează schimbarea acestuia. Clădirea în sine servește drept punct de reper (fig. 4.3.1).

Fig. 4.3.1 Perspective Project Enrelmatt

Vizitatorii sunt conduși ascendent în spirală de o serie de platforme și scări de-a lungul copacilor. Plantele creează un perete verde care formează un interior și un exterior. Punctul de pornire al scării este situat în spațiul interior, la nivelul solului (fig. 4.3.2).

Fig. 4.3.1 Project Enrelmatt, plan, secțiune

După primele scări, poziția peretelui Baubotanik se schimbă. Circulațiile comunică între interior și exterior. După câteva scări, vizitatorii vor ajunge la platforma finală de belvedere de sus, care este construită parțial în interiorul spațiului generat de plante. Interiorul oferă diferite zone de odihnă sub acoperișul umbros al copacului.

Structura Baubotanik cu planul poligonal al planșeului va fi realizată din carpe care sunt combinate într-un cadru mai mare, conectat prin metoda de adăugare a plantelor. Schela temporară sprijină structura vegetală până când aceasta devine auto-portantă (fig. 4.3.3).

Fig. 4.3.1 Project Enrelmatt, secțiune

……………………………………………

http://www.ferdinandludwig.de

http://www.baubotanik.org

http://www.uni-stuttgart.de/igma/

House of Future, Berlin

Pentru competiția House of Future din Berlin, Ludwig Ferdinand a proiectat o structură Baubotanik care creează o fațadă vie. Pe partea laterală, clădirea se prezintă ca un copac uriaș, creat artificial. În interior, o rampă largă se învârte în sus de-a lungul fațadei, astfel încât vizitatorii să fie situați la înălțimi diferite ale copacului.

Conform sarcinii concursului, Casa Viitorului a fost concepută ca o fereastră spre lumea de mâine. Aceasta va sprijini oamenii și societatea să se informeze despre oportunitățile și riscurile inovațiilor bazate pe știință, să discute despre durabilitatea lor și să reacționeze lucid la astfel de experimente.

Pentru a rezolva sarcina de proiectare dată, ideea lucrării a fost de a crea o clădire a cărei viitor este nesigur, astfel încât structura vegetală devine „proiectantul” structurii, rezultatul fiind posibil de vizionar doar cu trecerea timpului. Nimeni nu își poate prezice exact aspectul. Prin această incertitudine, se creează un spațiu de posibilități, care este legat direct de dezvoltarea programatică a Casei Viitorului: va conține lucruri despre care încă nu se știe cum vor arăta.

În același timp, fațada Baubotanik (fig. 4.4) este o parte integrantă a conceptului de clădire climatică. Spațiul exterior, precum și spațiul interior, beneficiază de efectul de microclimat al structurii arborilor.

Fig. 4.4 House of Future, fațadă

……………………………………………

http://www.ferdinandludwig.de

http://www.baubotanik.org

http://www.uni-stuttgart.de/igma/

Posibilitati de aplicare pe scară largă în viitor

Aplicare în design peisager și în urbanism

În 2005, a fost proiectată platforma belvedere "Baubotanik" pe site-ul proiectului "Neue Kunst am Ried", suprafața de mers și balustradele sunt susținute de arbori de salcie. Patru ani mai târziu, a fost construit "Turnul Baubotanik"(Baubotanik Tower), care poate fi vizitat pe 3 nivele utile până la înălțimea de 6,6 metri. În timpul curent, poate deja fi observată evoluția structurilor și stabilirea concluziilor necesare pentru dezvoltarea ulterioară a conceptului.

În general, ambele clădiri s-au dezvoltat bine. Acestea sunt întreținute în mod regulat, parțial de studenți în cadrul atelierelor. Platforma este foarte vitală. Mulți dintre copacii mici au crescut în dimensiune, au devenit mai stabili și mai groși, dar au împiedicat astfel creșterea altor plante care au murit. Pe baza acestei experiențe, s-a dezvoltat de-a lungul anilor un concept de întreținere și dezvoltare care ia în considerare acest proces natural. În ultimii ani, s-a rafinat și optimizat tehnic turnul în mod regulat. Până în prezent, este imprevizibil dacă plantele vor putea să sprijine singure platformele.

Folosind exemplul modelului prototip al turnului, pe care se lucrează și în prezent, s-a putut prezenta posibilitatea de a crește clădirile cu trei nivele din copaci, așezându-le una peste alta. Folosind această tehnologie, este posibilă crearea rapidă a "parcurilor înalte" cu astfel de proprietăți estetice și ecologice, a căror dezvoltare, în condiții normale, ar dura zeci de ani 10.

Conceptul Baubotanik nu reprezintă doar de un prototip pur tehnic, ci și un experiment arhitectural pe termen lung în contextul urban 11. Copacii de platan, aleși pentru activitatea în Baubotanik, combină o mare parte din ceea ce este necesar pentru proiectele Baubotanik și reprezintă un bun compromis între creșterea rapidă și cea perenă. Platanii sunt arbori de oraș foarte des folosiți care se pot descurca bine cu compactarea solului, poluanții și presiunile de utilizare. În așa mod, se ia în considerare ce trebuie să suporte o plantă din oraș: variațiile extreme ale microclimatului, intensitatea intensă a iradierii cauzată de reflexiile fațadelor și vitezele vântului crescute în canionurile urbane. Platanii sunt predestinați pentru toate acestea și cresc în toate regiunile din Europa Centrală și de Sud.

Scopul principal al conceptului este evaluarea posibilității de a construi cu copaci la o scară mai mare. Pentru competiția "Casa Viitorului", inițiată de BBSR, a fost dezvoltată o fațadă baubotanică. Concursul a cerut tehnologii și produse pe care nimeni nu le poate anticipa astăzi. Prin urmare, s-a propus o clădire despre care care nimeni nu știe cum va arăta în viitor. Casa Viitorului (House of Future) are o fațadă de copac autoportantă, care este o componentă integrală a conceptului clădirii. Casa și copacul din aceeași zonă de bază implică o schimbare semnificativă a orașului: nu mai este un copac între casă și stradă, pe un parcelar mic, dar verdele este planificat virtual crescând din casă. Acest lucru generează un microclimat: umbrirea și răcirea în timpul verii, iar iarna, lumina poate intra în casă după ce frunzele cad în toamnă. Acesta nu este un prototip de arhitectură de case pasive, ci o case active ale căror fațade au un efect pozitiv asupra spațiului.

Primordial este de a stabili posibilitatea aplicării Baubotanik-ului în viitor, cât de potrivit va fi acesta pentru mase și dacă, totuși, rămâne doar la stadiul de experiment, proiectele reprezentând niște excepții din activitatea arhitecturală obișnuită 12. În ultimii ani, s-au dezvoltat două domenii de aplicare: în primul rând, proiecte mai mici pentru peisajul deschis, în care funcția portantă a instalației poate fi utilizată în mod sensibil, deoarece clădirile se pot realiza fără fundații elaborate. În al doilea rând, proiectele, cum ar fi Casa Viitorului, urmăresc fuziunea dintre casă și copac și pot fi clasificate în domeniul proiectării peisajului urban. Astfel de proiecte sunt extrem de complexe deoarece trebuie să fie reconsiderate responsabilitățile și procedurile de construcție. Dintr-o dată, este vorba despre construirea de coduri, planuri de utilizare și oportunități de participare în domeniul Baubotanik. În spațiul urban, Baubotanik poate aduce o contribuție importantă deoarece structurile arborilor au o performanță ridicată de evaporare, iar apa poate fi astfel utilizată productiv pentru răcirea clădirilor și a orașului. Această abordare oferă noi posibilități, care evoluează în arhitectura și designul spațiului deschis pe termen mediu și lung.

……………………………………………

10„Baubotanik, Urban strategies”, Daniel Scholne, 2014

11„Baubotanik: The Botanically Inspired Design System that Creates Living Buildings", Ansel Oommen, 2015

12„Arborsculpture. Solutions for a small planet”, Williams Oregon, Arborsmith Studios, 2005

Probleme și solutii la aplicarea în practică

Întreaga experiență Baubotanik vizează acoperișuri și pereți care constau în mare parte din cenușă vie, plopi și planioni, înrădăcinați ferm în sol. Se creează orașe ale căror case cu frunze ar putea, de altfel, să contribuie la purificarea aerului. Baubotanik reprezintă o nouă disciplină arhitecturală, în care sistemele de irigare și mașinile de tăiat gard viu iau locul liniilor de plumb și mistriilor. Se dorește să se dezvolte o tehnologie pentru a construi structuri arhitecturale vii în dimensiunea unui arbore complet cultivat. În așa fel, casele vii din lemn devin posibile. Acestea sunt scopul declarat al Baubotanik-ului pe termen lung 13.

De fapt, conceptul nu trebuie considerat ca unul utopian. Acesta doar explorează ceea ce este posibil atunci când copacii sunt re-gândiți ca structuri de susținere a clădirilor. Ceea ce a fost posibil până acum poate fi văzut deja în numeroase proiecte. La început studiilor, majoritatea oamenilor au fost destul de sceptici și mulți sunt încă. Dar cu primele proiecte de succes, cum ar fi Baubotanik Tower sau House of Future, tot mai mulți oameni s-au interesat de această metodă de a construi și, pas cu pas, a apărut un nou tip de cercetare combinând arhitectura și biologia. Prima încercare reușită a fost un pod de douăzeci de metri într- pe lacul Constance, unde nu ar fi fost posibilă o structură clasică de sprijin. Există, de asemenea, două pavilioane, o casă de supraveghere a păsărilor și cinci turnuri de informare câștigătoare pe insula Mainau. Acestea sunt construite din salcie plantată cu grosime – din plante, care sunt bine înrădăcinate, în special subțiri, grog extrem de rapid și pot fi ușor crescute din butași. Plantele, care cresc pe înălțime și transversal, formează un cadru stabil. Casa de supraveghere a păsărilor este prima clădire construită botanic, cu un acoperiș și mai mult de două etaje. Până la zece ornitologi hobbiști pot observa păsările de pe platforma de aproape 800 de kilometri, de 800 de kilograme.

Structurile clădirilor au un timp de înjumătățire natural și nu întotdeauna calculabil. Copacii se pot îmbolnăvi și pot muri. O casă de copaci rar supraviețuiește mai mult decât o generație de locuitori. Apoi, viermii, lemnele, ciupercile și bacteriile se vor ocupa de eliminarea deșeurilor. Immortalitatea și permanența nu sunt totuși cele lucrurile principale urmărite în Baubotanik. De fapt, făcând referință la la moartea inevitabilă și dezintegrarea sistemului, acestea reprezintă caracteristicile care determină interesul pentru Baubotanik și îi conferă legitimitate ca un nou aspect al arhitecturii. În mod normal, arhitectura este foarte statică. Este construită pentru a rămâne acolo mult timp. Cu cât este mai bine dacă s-a construit pentru totdeauna. Și toate lucrurile se fac pentru a o menține în starea inițială. În așa fel, este pentru prima dată când un proces face parte din arhitectura care se schimbă în decursul timpului – prin trecerea anilor și, de asemenea, prin schimbarea anotimpuri; aceste schimbări au lor independent de activitatea utilizatorilor edificiul și de a celor care îl îngrijesc. Baubotanik transformă arhitectura într-un eveniment bazat pe proces. Moartea întregului sistem este, de asemenea, o parte necesară a acestui eveniment. Studiind proiectele construite până în prezent, se poate susține că este posibil să se construiască structuri arborice în trei etaje cu plante foarte mici, prin adăugarea unei plante pe lângă celălalt cu doar câteva luni în urmă 14. Folosind această tehnologie, ar putea fi posibilă construirea rapidă a "parcurilor înalte" cu calități estetice și ecologice ale copacilor, care în mod normal necesită decenii de dezvoltare.

Dezvoltarea construcției de plante vii poate avea motivații diferite. Aspectele estetice sau ecologice au un rol important, la fel ca interesul pentru funcțiile biomecanice ale materialului vegetal și modul în care acestea pot fi influențate prin condițiile de creștere.

……………………………………………

13(Botanical foundations of botany building and their application in the design, Ferdinand Ludwig, 2012)

14(Baubotanik – a synergy of Botany and Architecture, Katharina Bunk, 2016)

Puncte tari și puncte slabe ale conceptului

Clădirile din lemn sunt lăudate în mod regulat pentru durabilitatea lor, deoarece dioxidul de carbon eliminat în atmosferă de către copaci rămâne blocat în structura clădirii. În Baubotanik se merge mai departe, proiectând clădiri care nu doar blochează dioxidul de carbonul, ci îl absorb în mod activ pentru a-și consolida structura.

Copacii sunt păzitorii înalți și liniștiți ai existenței umane. Ei își petrec toată viața respirând pentru planetă, sprijinind ecosisteme vaste, toate oferind în același timp servicii esențiale sub formă de alimente, adăpost și medicamente. Creșterea lor în vârstă și acoperirea cu mușchi este o dovadă a trecerii timpului, care, de altfel, a trecut atât de mult încât imaginarea unei lumi fără copaci este comparabilă cu viziunea unei lumi fără viață.

Pentru a avansa, omenirea trebuie nu numai să coexiste cu natura, ci și să fie binefăcătorul ei activ. Această alianță se găsește în Baubotanik, unde se construiește cu plante vii, concepție inspirată de arta antică de modelare a copacilor. Viziunea prezentată în Baubotanik este de a crea o nouă modalitate de integrare a copacilor în designul arhitectural și urban 15.

După cum sugerează și numele, atunci când sunt modelați printr-o varietate de mijloace prin tăiere, îndoire, grefare sau țesere, copacii pot deveni opere extraordinare de inovare. Exemplele timpurii ale podurilor vii din Meghalaya, India, și gardurile vii ale Europei medievale dezvăluie valoarea lor suplimentară în mediul construit.

În ciuda intervenției umane, acest proces poate apărea și în natură atunci când trunchiurile, rădăcinile sau ramurile în imediata vecinătate se cuplează încet împreună. Cunoscută ca inoculare, aceasta poate apărea într-un singur copac sau în copaci vecini din aceeași specie sau din specii diferite. De-a lungul timpului, pe măsură ce membrele cresc, ele exercită o presiune crescândă una pe cealaltă, asemănătoare cu frecare dintre două palme frecate împreună. Acest lucru face ca coaja exterioară să se îndepărteze, expunând țesutul interior și permițând vasculatura ambilor copaci să se amestece16.

Cu toate acestea, experimentul merge cu un pas mai departe. Prin încorporarea unei componente vegetale la schele metalice și alte materiale de construcție, se formează o clădire vie, respirativă. În timp, pe măsură ce copacii îmbătrânesc, îmbinările lor continuă să se consolideze, oferind suport suplimentar pentru sarcini. Într-adevăr, capacitatea copacilor în creștere de a încorpora materiale străine precum metalul și plasticul evidențiază potențialul structurilor Baubotanikal în designul urban.

Din păcate, nu toate speciile de copaci sunt potrivite pentru un astfel de tratament creativ. Candidații ideali trebuie să fie flexibili și viguroși cu scoarțe subțiri care pot fi ușor altoite, cum ar fi Salix, Platanus, Plop (Populus), mesteacăn (Betulus) și carpen (Carpinus).

S-au testat aproximativ 10 specii diferite cu privire la capacitatea lor de inoculare. Arborele, carpenul și fagul s-au îmbinat foarte bine și rapid datorită scoarței lor subțiri, fulgi. Cei cu o scoarță mai groasă au provocat mai multe probleme atunci când au fost îmbinate.

Surprinzător, o alegere de top nu a avut rezultate atât de bune. Am folosit o mulțime de salcii de la început datorită creșterii lor rapide și ușurinței introducerii butașilor. Cu toate acestea, salcia nu se mai folosește pentru că nu este durabilă, iar punctele de legătură dintre elementele tehnice și plante tind să putrezească. Creațiile timpurii la care s-a folosit salcia ca material principal rămân, totuși, în continuare active, dar nu fără anumite provocări. Grindina, înghețul, infecțiile fungice și probleme cu calitatea apei au afectat toate previziunile de creștere, care a scăzut în ciuda așteptărilor – un exemplu tipic de influență a unor factori care nu pot fi calculați preventiv.

Aceste probleme pot fi rezolvate prin replantare selectivă și adaptări tehnice. Ca rezultat, a fost dezvoltat un sistem de tăiere și replantare a anumitor arbori fără a afecta vitalitatea generală a structurii. Acest sistem de redundanță permite pierderi de până la 30% din arbori fără efecte adverse, dar devine mai dificil de menținut pe măsura îmbătrânirii structurii 17.

In ceea ce privește planurile și obiectivele viitoare, s-au dezvoltat soluții pentru adaptarea la schimbările climatice din Stuttgart a clădirilor Baubotanik, mărind potențialul aplicării la o scară mai mare a conceptului Baubotanik.

Potențialul Baubotanik nu trebuie pierdut în lumea din ce în ce mai urbană din prezent 18. Arhitectura vie continuă să combată eroziunea solului, oferind în același timp oxigen, hrană, adăpost și habitat. Copacii pot reduce scurgerea apei pluviale și pot îmbunătăți calitatea apei prin rădăcinile lor. În plus, aceștia pot chiar să reducă costurile de energie datorită umbrei care contribuie la răcire. Prin reducerea acestei cereri de energie, acestea, la rândul lor, reduc emisiile de gaze cu efect de seră.

Ca parte integrantă a ecosistemului, copacii transformă de asemenea dioxidul de carbon, un gaz cu efect de seră, în biomasă, reducând astfel schimbările climatice. Dar, în ciuda tuturor acestor beneficii, copacii sunt încă niște lucruri vii și trebuie tratați ca atare în proiectarea biodesignului.

House of Future, etapa inițială și finală

……………………………………………

15Baubotanik – a synergy of Botany and Architecture, Katharina Bunk, 2016

16“Botanical foundations of botany building and their application in the design”, Ferdinand Ludwig, 2012

17„Baubotanik: The Botanically Inspired Design System that Creates Living Buildings”, Ansel Oommen, 2015

18“Growing a new society”, Katinka Corts, Interview with Ferdinand Ludwig, 22 sept 2016

Analogii și relația cu alte domenii

Diferite perspective pentru Baubotanik

Dezvoltarea construcției de plante vii poate avea motivații diferite. Este posibil ca aspectele estetice sau ecologice să joace un rol – precum și interesul pentru funcțiile biomecanice ale materialului vegetal și modul în care acestea pot fi influențate prin condițiile de creștere. Tema Bautbotanik este, de asemenea, interesantă în ceea ce privește biomimetria. Chiar dacă materialul biologic este folosit folosit ca atare (și nu doar ca un principiu de bază), este fără îndoială că prototipurile din natură sunt folosite ca o sursă de inspirație pentru optimizarea sistemelor tehnice – în acest caz construcția de clădiri. De aici, deducem concluzia că la Baubotanik se poate face referință și ca la un proces biomimetic.

Vorbind despre valoarea estetică a clădirilor Baubotanik și despre conceptul de arhitectură vie, putem face referire la arhitectul japonez Arata Isozaki, care vede clădirile nu ca obiecte moarte, ci ca evenimente care cuprind contextul social și istoric, excluzând aspectul de "materialitatea veșnică". În așa mod, clădirile sunt percepute ca texte care trebuie interpretate și recitite continuu. În arhitectură, el identifică ceea ce este esențial japonez, începând cu secolul al șaptelea până în secolul al XX-lea. Isozaki analizează luptele arhitecților japonezi moderni, inclusiv el însuși, pentru a crea ceva unic japonez din modernitate. Apoi se întoarce în istorie pentru a găsi ceea ce el numește Japonia în altarul Isei din secolul al șaptelea, reconstrucția templului Todai-ji din secolul al XII-lea și Villa Imperial Katsura din secolul al XVII-lea. El găsește relocarea rituală periodică a incintelor lui Ise ca pe o contrazicere a conceptului de permanență arhitecturală a Occidentului, iar repetarea ritualului – o alternativă la căutarea agonioasă a originii modernității. Și totuși, scrie Isozaki, ceea ce alții consideră a fi estetica japoneză este adesea opusul acelei esențe japoneze născute în momentele de auto-definiție istorică; stilizarea purificată – nu consolidează energia transformării culturale și reflectă o restrângere a insulei ca răspuns la presiunea altor culturi19.

Această abordare de percepere a obiectului arhitectural este similară cu ideile primare de la care pornește Baubotanikul – de a crea o nouă modalitate de construcție a clădirilor, prin integrarea a copacilor în designul arhitectural și urban 20. În așa mod, se concepe o schimbare a peisajul, prin modificarea funcției materialelor și înlocuirea acestora cu alternative: plantele se transformă din elemente care separă clădirile din beton și piatră în structuri ale clădirilor, iar betonului/pietrei i se atribuie rolul separator, fiind folosit la pavaje din jurul construcțiilor.

Calea parcursă până acum în Baubotanik poate fi considerată doar o etapă de început, a unui concept cu posibilități de aplicare în viitor. Studiile făcute în domeniu contribuie la progresul altor sfere relaționate cu arhitectura, pe lângă contribuția la evoluția conceptului. În special, Baubotanikul este un punct de plecare pentru cei interesați în dezvoltarea aspectului ecologic în arhitectură, trezind interesul pentru implicare al celor nefamiliarizați, înstrăinați sau inițial indiferenți de necesitatea implementării unor idei alternative celor obișnuite, cunoscute publicului larg, dar poluante sau consumatoare în exces de energie.

O altă asemănare poate fi observată între modelarea structurii din plante vii la Baubotanik și alte experimente de creare a formei plantelor prin implicarea artificială în creșterea lor, desfășurate indepent de activitatea Baubotanik sau inspirate din aceasta. Axel Erlandson (1884 – 1964) a fost un fermier american de origine suedeză, care reușea să modifice forma copacilor, făcându-i să crească în direcția dorită. În 1947 și-a reunit creațiile într-un parc, deschis în Santa Cruz, California, numit „Tree Circus”, care s-a bucurat de o mare popularitate (fig. 7.1).

Fig. 7.1 Tree Circus 20, Axel Erlandson. Expoziție de abori cu forma trunchiului modelată artificial.

Foto: Colecția “My father talked to trees” 21

Un alt proiect inpirat din Baubotanik este Tree Church din Ohaupo, Noua Zeelandă (fig. 7.2), o capelă de 100 de locuri, așezată într-o grădină amenajată de 3 acri, biserica are ziduri din copaci vii plantați în jurul unui cadru de fier. În 2011, Barry Cox, , a decis să-și unească pasiunea pentru arhitectura ecleziastică cu abilitățile sale de arhitect peisager, specializat în relocarea copacilor maturi. Biserica de copaci a fost făcută prin replantarea arborilor maturi relocați în jurul unui cadru de fier și prin antrenarea și tăierea ramurilor, similar cu modelul Baubotanik.

Fig. 7.2 Tree Church, Ohaupo, Noua Zeelandă

……………………………………………

19„Japan-ness in Architecture”, Arata Isozaki, 2006

20„The cultivated Wilderness”, Paul Shepheard, 1997

21“My father talked to trees”,Wilma Eraldson , 2001

Concluzii

Abordarea de a lucra cu creșterea arborilor vii în arhitectură înseamnă că nu este posibil să se prezinte rezultate finale. Astfel, doar timpul va spune în ce măsură tehnicile dezvoltate vor fi dovedite în condiții practice pe termen lung și dacă prognozele și regulile de proiectare se vor împlini sau nu. Mai mult, la momentul de față putem spune că acest concept se află doar în stadiu primar de dezvoltare și ridică mai multe întrebări decât răspunsuri în ceea ce privește evoluția acestuia. În mod specific, multe întrebări privind fiziologia plantelor și noua tehnologie a adăugării plantelor rămân fără răspuns. Acestea fac apel la o cercetare mai detaliată și la alte abordări de dezvoltare.

Deși uneori depind de facilitățile tehnice care permit creșterea lor și stabilitatea lor delicată, clădirile baubotanice dezvoltă calități spațiale și senzuale care sunt în mod obișnuit experimentate numai în copaci complet crescuți, imediat după finalizarea lor. O clădire Baubotanik ajustează întotdeauna creșterea la factorii ecologici ai locației și este capabilă să repare singură părțile deteriorate. Rezultatul acestor procese adaptive este o formă care rezultă din condițiile și evenimentele la care este expusă de-a lungul anilor. Bazându-se pe această "descoperire autobiografică", fiecare clădire, chiar fiecare detaliu de construcție botanică, își dezvoltă propriul caracter și – ca un arbore matur – devine o figură.

Exemplele de proiect construite prezentate arată nu numai posibilități diferite de aplicare, dar și clarifică faptul că găsirea unei soluții creative, ecologice, funcționale și concludente reprezintă întotdeauna un act de echilibru, în care diferitele cerințe și obiective trebuie să fie analizate cât mai profund. În multe cazuri, este nevoie de o altă cerință în domeniul cercetării și dezvoltării. Limitările de bază, care rezultă din procesele și legile biologice de bază, totuși, se minimizează continuu. În ciuda unei abordări mai mult științifice, dezvoltarea clădirilor va fi întotdeauna caracterizată de coincidențe și, prin urmare, nu poate fi niciodată prevăzută cu exactitate – ceea ce reprezintă doar farmecul conceptului de proiectare Baubotanik.

Principiul cheie de care trebuie ținut cont este de a elabora reguli de proiectare care derivă din regulile botanice de creștere. Numai prin colaborarea cu natura, numai cultivând o pasiune pentru viitorul lumii și a mediului, se poate merge cu adevărat spre un viitor mai echilibrat și mai echilibrat.

Imagini de referință

“Human nature”, Artist: Christophe Guinet; 2012

Smochinului tropical (Ficus benghalensis)

House of Future, Berlin

House of Future, secțiune

House of Future, fațadă

House of Future, plan

House of Future, etapa de construcție

House of Future, etapa finală

Bibliografie

„Botanical foundations of botany building and their application in the design”, Ferdinand Ludwig, 2012

„Growing a new society”, Katinka Corts, Interview with Ferdinand Ludwig, 22 sept 2016

„Baubotanik, Urban strategies”, Daniel Scholne, 2014

„Baubotanik in urban context”, Gerd de Bruyn, Ferdinand Ludwig, Andreas Ernst, 2010

„The Root Bridges of Cherrapunji. Centuries-old bridges grown from tangled roots”, Atlas Obscura, 2009

„Climate active design with living architecture. Concepts and techniques to integrate trees in architecture and urbanism”, Ludwig, F.; Schönle, D.; Vees, U. 2015

„Baubotanik – a synergy of Botany and Architecture”, Katharina Bunk, 2016

„Plant stems as building material for living plant constructions”, Ludwig F, de Bruyn G, Thielen M, Speck T, 2009

„Baubotanik: The Botanically Inspired Design System that Creates Living Buildings", Ansel Oommen, 2015

„Arborsculpture. Solutions for a small planet”, Williams Oregon, Arborsmith Studios, 2005

„The cultivated Wilderness”, Paul Shepheard, 1997

„Old wheelways”, Robert L. McCullough, 2015

„Japan-ness in Architecture”, Arata Isozaki, 2006

“My father talked to trees”,Wilma Eraldson , 2001

http://www.ferdinandludwig.de

http://www.baubotanik.org

http://www.uni-stuttgart.de/igma/

https://www.atlasobscura.com/places/root-bridges-cherrapungee