Luca Allemann - Houses on Houses: Modulare Wohnarchitektur mit Computational Design und Grasshopper-Algorithmen

T² = 10⁵H

Akademisch

Formel
Was wäre, wenn Architektur wie eine Gleichung geschrieben werden könnte? Unser Titel entstand aus der Erkenntnis, dass unser gesamter Prozess einer mathematischen Logik folgt. Alles beginnt mit einem einfachen, umgedrehten Tisch – dem ⊥-Symbol – das zu unserem grundlegenden Baustein wird. Doch Architektur besteht nicht aus einzelnen Elementen, sondern aus Beziehungen. Wenn wir dieses Symbol quadrieren (²), erfassen wir das Wesentliche: den Moment, in dem einzelne Tische miteinander in Dialog treten und komplexe räumliche Beziehungen aus primitiven Komponenten entstehen lassen.
Das Gleichheitszeichen wurde unvermeidlich, als wir erkannten, dass unser computergestützter Prozess im Grunde eine Gleichung löst. Füttert man den Algorithmus mit gestapelten Tisch-Kombinationen, generiert er genau das, was wir brauchen: 10⁵ Möglichkeiten von H – Houses. Die mathematische Notation ist kein dekoratives Element, sondern die ehrlichste Art, Architektur zu beschreiben, die aus Algorithmen entsteht und durch systematische Regeln unendliche Vielfalt ermöglicht.

Houses on Houses
Wie stapelt man Häuser? Diese einfache Frage war der Auslöser für unsere Erforschung eines revolutionären Ansatzes zum Massenwohnungsbau, der Effizienz mit menschlichem Maßstab verbindet.
Unser Projekt überdenkt, wie wir Tausende von Wohnungen schaffen können, ohne dabei die Informalität und Individualität zu verlieren, die Räume wirklich lebenswert machen. Statt identischer Boxen entwickelten wir ein System, das aus wenigen einfachen Komponenten unendlich viele Variationen generiert.

Prozess
Der Prozess beginnt überraschend analog: Wir werfen, schütteln, schieben und arrangieren kleine Modelle physisch auf unterschiedlichen Standorten. Dieses spielerische Experimentieren hilft uns, natürliche Anordnungen zu entdecken, die auf die einzigartigen Merkmale jedes Ortes reagieren. Diese physischen Konfigurationen werden anschließend gescannt und in digitale Geometrien übersetzt, die direkt in unser computergestütztes Entwurfssystem einfließen.

Tische
Das Herzstück unseres Systems bilden vorgefertigte Tischmodule – einfache Strukturen aus einer Grundplatte und einer oder zwei tragenden Wänden. Diese Tische sind zwischen 7 und 14 Meter lang, was sie leicht transportierbar und flexibel in der Anordnung macht. Trotz – oder gerade wegen – ihrer Einfachheit können diese primitiven Elemente bemerkenswert vielfältige architektonische Ergebnisse hervorbringen.

Algorithmus
Unser Grasshopper-Algorithmus folgt drei grundlegenden Regeln:
• Maximale Dichte: So viele Tische wie möglich innerhalb der Grundstücksgrenzen platzieren
• Sicherstellen der Verbindung: Jedes Modul muss mindestens mit einem anderen verbunden sein
• Strukturerhalt: Klare vertikale Lastabtragung durch ausgerichtete Wände gewährleisten

Das Programm iteriert durch unzählige Möglichkeiten, optimiert Anordnungen und fügt bei Bedarf zusätzliche Stützen hinzu. Dieser computergestützte Ansatz ermöglicht es uns, schnell einzigartige Lösungen für jede Standortbedingung zu entwickeln.

Von der Struktur zum Raum
Sobald die Tische gestapelt sind, füllen wir die Lücken mit weiteren vorgefertigten Elementen, die die Räume unterteilen und horizontale Verstärkung bieten. Diese sekundären Komponenten werden vor Ort montiert und direkt an die Tischmodule verschraubt. Das Ergebnis ist ein hybrides System, bei dem Lila unsere werkseitig gefertigten Tischmodule und Grün die vor Ort montierten Elemente darstellt.

Primitive Massenproduktion, individuelle informelle Ausdrucksformen
Dieser Workflow ermöglicht es uns, vom einzelnen Gebäude bis hin zu ganzen Nachbarschaften mit über 10.000 Wohneinheiten zu skalieren. Jede Entwicklung bewahrt Vielfalt und Abwechslung und profitiert zugleich von den Effizienzen der Massenproduktion. Die Strukturen sind darauf ausgelegt, von Menschen bewohnt – oder besser gesagt, angeeignet – zu werden, die ihre eigenen Interessen, Gewohnheiten und Vorstellungen vom Wohnen einbringen.

Ergebnis
Entstanden ist eine Architektur, die sowohl systematisch als auch spontan, effizient und zugleich informell wirkt. Durch die Codierung von algorithmischen Regeln, die menschliche Intuition beim Stapeln und Verbinden widerspiegeln, schaffen wir Räume, die bereit sind, personalisiert und belebt zu werden – nicht einfach nur besetzt.

In Zusammenarbeit mit Johannes Hoppensack und Lucas Fischötter.
Projekt entstanden im Rahmen des Studio Gilles Retsin an der D-ARCH, ETHZ.

Abstrakte und minimalistische Top-Down-Illustration eines lila T-förmigen Elements, das sich stufenweise entlang eines gestrichelten Bogens dreht, vor einem beigen Hintergrund, der Bewegung oder ein dynamisches Architekturkonzept vermittelt.

Isometrische Darstellung eines magentafarbenen, modularen, vorgefertigten Holzbauelements mit den angegebenen Maßen 14,00 und 4,00, das ein Bauteil für eine effiziente Architekturmontage darstellt.

Ein städtisches Rastermuster aus geordneten Reihen rosafarbener rechteckiger Blöcke, die in der Mitte durch algorithmische Streuung unterbrochen werden, was eine Abkehr von der konventionellen Stadtplanung und einen generativen Designansatz veranschaulicht.

GIF: Roboterfertigungsverfahren, bei dem Holzstämme in vorgefertigte Bauelemente umgewandelt werden.

Statisches Rasterdiagramm, das die aufeinanderfolgenden Phasen eines robotergestützten, automatisierten Fertigungsprozesses vom Holzstamm bis zu den fertigen, vorgefertigten Bauelementen darstellt und die Effizienz des Holzbaus außerhalb der Baustelle veranschaulicht.

Video: Interaktive Stadtplanungsdemonstration mit Benutzern, die vorgefertigte Gebäudeelemente auf einem Modell bewegen.

Vergleichendes Diagramm mit mehreren architektonischen Möglichkeiten, die durch interaktive Modellmanipulationen (obere Reihe der grünen organischen Formen) und ihre entsprechenden algorithmischen Interpretationen (untere Reihe der hellblauen organischen Formen) geschaffen wurden und verschiedene Grundrisslayouts erzeugen.

Visualisierung der Stapelung von vorgefertigten Holzelementen mit statischen Kraft- und Lastdiagrammen.

Video: Autonomer Algorithmus zur Optimierung der strukturellen Lösung für ein Gebäude mit Echtzeit-Kraftanalyse.

Isometrische Ansicht einer algorithmischen Stadtplanung mit verschiedenen modularen Fertighäusern.

Detaillierte Architekturzeichnung im Maßstab 1:50, die einen Grundriss und einen Querschnitt eines vorgefertigten Holzbausystems zeigt, mit technischen Spezifikationen und Konstruktionsdetails, die den Entwurf und die Montage von modularen Holzgebäuden veranschaulichen.

Architekturdiagramm, das einen algorithmisch generierten Grundriss mit miteinander verbundenen, hellblauen, bandförmigen Räumen innerhalb einer hellgrünen Begrenzung zeigt und einen rechnergestützten Entwurfsansatz für komplexe Grundrisse veranschaulicht.

Detaillierte architektonische Zeichnung, die atypische Wohnungstypologien zeigt, die durch das Ineinandergreifen von vorgefertigten Holzelementen entstanden sind, abgeleitet von einem algorithmischen Entwurf auf der Grundlage eines physischen Modells, der innovative und flexible Grundrisse von Wohneinheiten veranschaulicht.

Detailliertes architektonisches Diagramm des strukturellen Rahmens, der aus zahlreichen kleinen, ineinandergreifenden, vorgefertigten Holzelementen (rosa Striche) besteht, die durch algorithmisches Design erzeugt wurden und komplexe strukturelle Muster veranschaulichen.

Architektonisches Diagramm, das die abstrakte Aufteilung von Wohnungen in einer ineinandergreifenden Holzfertigteilstruktur zeigt und Wohntypologien veranschaulicht, die aus dem algorithmischen Design abgeleitet sind.

Architektonische Präsentation, die einen detaillierten Grundriss der einzelnen Wohnungsgrundrisse innerhalb einer algorithmisch entworfenen vorgefertigten Holzstruktur zeigt, in der einzigartige Konfigurationen von Wohneinheiten und ihre Beziehung zu Grünflächen dargestellt werden.

Detaillierter architektonischer Grundriss, der einen Ausschnitt der einzelnen Wohnungsgrundrisse innerhalb einer algorithmisch entworfenen vorgefertigten Holzstruktur zeigt und die verschlungenen Verbindungen und angrenzenden Außenbereiche hervorhebt.

Nahaufnahme eines architektonischen Grundrissdetailes, das die individuellen Wohnungsgrundrisse innerhalb einer algorithmisch entworfenen Holzfertigteilstruktur mit umgebenden organischen Landschaftselementen zeigt.

Architektonisches Grundriss-Segment mit individuellen Wohnungsgrundrissen in einem algorithmisch entworfenen Holz-Fertigbau mit Innenhöfen und geschwungenen Außengrenzen.

Architektonische Grundriss-Zoomansicht, die die komplizierten individuellen Wohnungsgrundrisse innerhalb einer algorithmisch entworfenen Holzfertigteilstruktur zeigt, wobei die verschiedenen Formen der Einheiten und ihre Beziehung zu den umliegenden Grünflächen hervorgehoben werden.

Stadtplanungsdiagramm, das den großflächigen Einsatz eines vorgefertigten Holzbausystems auf einer Karte von Zürich zeigt, wobei die violett hervorgehobenen Bereiche neue Entwicklungsgebiete anzeigen.

Eine Reihe von architektonischen Illustrationen, die den automatisierten, algorithmischen Generierungsprozess demonstrieren und einen Grundriss, eine axonometrische Struktur, eine Fassade und einen Lageplan zeigen, die sich von anfänglich abstrakten Formen zu detaillierten Gebäudedarstellungen entwickeln.

Animierte axonometrische Darstellung einer vorgefertigten Holzkonstruktion, die auf städtischen Grundstücken errichtet wurde.

Rasteranordnung mehrerer axonometrischer Zeichnungen, die die Anwendung eines vorgefertigten Holzbausystems auf verschiedenen städtischen Grundstücken zusammenfassen und verschiedene Gebäudekonfigurationen und deren Integration in bestehende Stadtbilder zeigen.

Rasterlayout, das mehrere abstrakte Grundrisse eines vorgefertigten Holzbausystems zusammenfasst und verschiedene Wohngrundrisse und ihr Potenzial für unterschiedliche Konfigurationen auf verschiedenen städtischen Grundstücken veranschaulicht.

Rasterlayout, das mehrere Baupläne zusammenfasst und den anpassungsfähigen Einsatz eines vorgefertigten Holzbausystems auf verschiedenen städtischen Grundstücken demonstriert und aufzeigt, wie sich das System in verschiedene Grundstücke integrieren lässt.

Axonometrisches architektonisches Diagramm, das die Montage eines vorgefertigten Holzbaus auf der Baustelle zeigt, wobei Kräne modulare Holzbauelemente zusammensetzen.

Architektonische Ansichtszeichnung mit einer detaillierten Ansicht der Fassade eines vorgefertigten Holzgebäudes, die Details der Holzkonstruktion und den modularen Charakter der Struktur hervorhebt.

Architekturmodell eines modernen Wohnhauses in vorgefertigter Holzbauweise, das eine nachhaltige Holzstruktur mit mehreren Balkonen und großen Fenstern zeigt und die Ästhetik eines modernen modularen Gebäudes veranschaulicht.

Detailliertes, maßstabsgetreues Architekturmodell eines modernen Wohngebäudes in Holzbauweise mit Wellblechverkleidung und mehreren Balkonen, das komplizierte Baumaterialien und Konstruktionsdetails zeigt.

Maßstabsgetreues Architekturmodell eines modernen Wohngebäudes mit Holzkonstruktion, Wellblechverkleidung und verschiedenen Balkonen, das einen detaillierten Einblick in die Baumaterialien und die Konstruktion bietet.

Detailliertes, maßstabsgetreues Architekturmodell eines Holzbaus mit Wellblechverkleidung, Balkonen und einer sichtbaren Holzstruktur, die die komplizierte Konstruktion und Materialauswahl hervorhebt.

Vorgefertigtes architektonisches Holzmodell, das ein zeitgenössisches Gebäude veranschaulicht, das durch algorithmische Prozesse entworfen wurde und dynamische und informelle Lebensräume schafft.

Algorithmisches Architekturmodell mit modularer Holzkonstruktion, das einfache, informelle Räume schafft und innovative Designansätze für flexibles Wohnen demonstriert.

Architektonisches Rendering eines modernen Wohngebäudes mit Holzbalkonen im Kontrast zu einer Betonfassade, die eine Mischung aus verschiedenen Materialien darstellt.

Architektonisches Rendering eines modernen Holzwohnhauses mit markanten, gestapelten Balkonen, die eine einzigartige Wohntypologie und vertikales Wohnen hervorheben.

Architektonisches Rendering eines Wohnturms, der aus vorgefertigten Holzmodulen besteht, die durch algorithmisches Design entwickelt wurden, und der eine Struktur mit einzelnen vorspringenden Einheiten zeigt.

Architektonisches Rendering eines parametrischen modularen Wohnkomplexes, der aus vorgefertigten Holzelementen besteht und einen algorithmischen Designansatz veranschaulicht, der dynamische und vielfältige Gebäudeformen schafft.

Architektonisches Rendering von modularen Wohntürmen aus vorgefertigten Holzblöcken mit einer parametrischen Fassade, die ein einzigartiges und wellenförmiges Äußeres schafft.

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3D-Visualisierung von modularen Fertighäusern auf einem städtischen Grundstück, mit unterschiedlichen Höhen.

3D-Visualisierung einer alternativen Stadtentwicklung mit modularer Fertigbauweise, die verschiedene Gebäudeanordnungen zeigt.

Draufsicht auf den Grundriss eines Gebäudekomplexes, der die einzelnen Wohnungsgrundrisse und ihre Integration in eine algorithmisch entworfene Holzfertigteilstruktur zeigt, wobei der zentrale Freiraum und die umliegenden Einheiten hervorgehoben werden.

Teilweise architektonischer Grundriss, der sich auf eine Gruppe individueller Wohnungsgrundrisse innerhalb einer algorithmisch entworfenen, vorgefertigten Holzstruktur konzentriert, mit umgebenden natürlichen Konturen und Baumumrissen.

Ausschnitt aus einem architektonischen Grundriss, der verschiedene individuelle Wohnungsgrundrisse zeigt, die algorithmisch innerhalb einer vorgefertigten Holzstruktur entworfen wurden, und der die internen Konfigurationen und Verbindungspunkte zeigt.

Detaillierter architektonischer Grundriss, der einen Ausschnitt einzelner Wohneinheiten innerhalb einer größeren, algorithmisch entworfenen Holzfertigteilstruktur zeigt und die unregelmäßigen Formen und den Fluss der Räume betont.

Detaillierter Grundriss, der die einzelnen Wohnungsgrundrisse in einer algorithmisch entworfenen, vorgefertigten Holzstruktur zeigt, mit einem zentralen Freiraum und umliegenden Einheiten.

Detaillierte Innenansicht eines maßstabsgetreuen Architekturmodells, das eine Holztreppe in einer Holzkonstruktion zeigt, wobei die komplizierte Holzstruktur und die Innenausstattungselemente hervorgehoben werden.

Detailliertes, maßstabsgetreues Architekturmodell eines vorgefertigten Wohnhauses in Holzbauweise mit Holzkonstruktion, Wellblechverkleidung, Balkonen und Betonung bestimmter Konstruktionsdetails.

Maßstabsgetreues Innenarchitekturmodell eines modernen Wohnhauses, das eine Holztreppe, Balkone mit Geländern und eine detaillierte Holzkonstruktion zeigt und einen Einblick in die Innenräume bietet.

Architekturmodell eines dreistöckigen modernen Wohngebäudes mit zeitgenössischem Design mit Wellblechverkleidung und markanten Holzelementen.

Maßstabsgetreues Architekturmodell eines modernen Wohnhauses auf Stelzen mit Holz- und Metallverkleidung, das ein zeitgenössisches Design mit erhöhten Wohnräumen zeigt.

Axonometrisches Architekturmodell einer modularen, vorgefertigten Holzkonstruktion, dargestellt als Diagramm, das möglicherweise ähnliche Konzepte wie das von Herzog & de Meuron illustriert

Maßstabsgetreues Architekturmodell eines modernen Wohngebäudes, bei dem die freiliegende Holzstruktur hervorgehoben wird, möglicherweise inspiriert durch Entwürfe wie die Balkone von Herzog & de Meuron oder ein Hybrid-Holzhaus, das die Verwendung nachhaltiger Materialien zeigt.

Detailliertes architektonisches Modell eines mehrstöckigen Wohngebäudes mit Schwerpunkt auf der Holzrahmenkonstruktion und der Gestaltung der Balkone, die möglicherweise Elemente aus den Balkonentwürfen von Herzog & de Meuron widerspiegeln.

Moderne Innenansicht eines architektonischen Modells, das eine Holzstruktur mit einem Balkon zeigt, der natürliches Licht hereinlässt und möglicherweise an die Innenarchitektur eines AMAA-Workshops erinnert, wobei die luftigen und offenen Räume hervorgehoben werden.

Architektonisches Modell einer aufgeständerten Holzrahmenkonstruktion, das die strukturellen Elemente hervorhebt