Algoritma Desain Gridshell, Buat Struktur Lengkung Cuma 90 Menit
Dunia arsitektur baru saja mendapatkan terobosan besar. Sebuah algoritma desain gridshell baru berbasis NURBS telah ditemukan, yang mampu mengubah cara perancang membuat struktur bangunan yang besar dan ringan.
Bayangkan saja, proses perhitungan rumit yang dulunya memakan waktu hingga 90 jam menggunakan komputer canggih (GPU kelas atas), kini bisa diselesaikan hanya dalam 90 menit menggunakan komputer standar (CPU biasa). Kecepatan ini membuka peluang baru bagi arsitek untuk menciptakan bentuk-bentuk yang lebih berani dan menakjubkan.
Solusi Cepat Membentuk Struktur Bebas yang Ringan
Metode baru ini dikembangkan oleh Masaaki Miki, peneliti dari Universitas Tokyo, bersama Toby Mitchell, insinyur struktur dari Amerika Serikat. Fokus utama mereka adalah gridshells, yaitu struktur atap tipis melengkung yang terbentuk dari jaring-jaring material (seperti logam atau kaca) yang saling bersilangan.
Teknik mereka menggunakan permukaan NURBS, format digital yang sudah sangat akrab di dunia desain berbantuan komputer (CAD). Dengan algoritma desain gridshell ini, beban komputasi berkurang drastis, membuat proses desain menjadi jauh lebih efisien dan hemat biaya.
Mengapa Gridshell Sangat Diminati?
Struktur gridshell sangat populer untuk menutup ruangan luas tanpa perlu banyak tiang penyangga. Kita sering melihatnya di pintu masuk stasiun kereta, atap halaman gedung bersejarah, atau plaza publik. Contoh terkenalnya adalah atap kaca di British Museum atau Moynihan Train Hall di New York.
Baca juga: Germanium Terkompresi pada Silikon, Materi 1950-an Kunci Komputasi Modern
Dulu, struktur cangkang pelindung banyak dibuat dari beton bertulang. Namun, tren kini berubah. Desainer ingin mengurangi penggunaan beton karena alasan biaya dan limbah, serta beralih ke material yang lebih transparan dan estetis seperti kaca.
Sayangnya, sebelum adanya algoritma ini, para desainer kesulitan menemukan metode komputasi standar yang bisa menangani berbagai bentuk rumit yang mereka inginkan secara cepat dan akurat.
Menghapus Batasan Desain Lama
Meskipun gridshell sudah ada sebelumnya, kendala geometri dan konstruksi seringkali membuatnya sulit diwujudkan atau terlalu mahal. Metode lama sering gagal ketika dihadapkan pada bentuk yang sangat tidak beraturan (ireguler) dan memakan waktu terlalu lama.
Algoritma baru ini menyelesaikan kedua masalah tersebut. Kini, arsitek memiliki kebebasan lebih besar untuk mengeksplorasi bentuk tanpa takut gagal secara struktur.
“Proyek ini dimulai karena ketertarikan pada struktur cangkang. Desain tradisional terbatas pada bentuk yang menahan berat melalui tekanan. Kami mencari cara baru yang mempertimbangkan tekanan dan tarikan, sehingga desain bisa lebih bebas,” ujar Miki.
Integrasi Langsung dengan Software Arsitek
Salah satu kekuatan utama dari metode ini adalah kemampuannya bekerja langsung pada permukaan NURBS. Berbeda dengan model lama yang memecah gambar menjadi ribuan segitiga kecil, NURBS memberikan representasi permukaan yang halus dan presisi.
Para peneliti bahkan telah memasukkan teknik ini sebagai plug-in ke dalam Rhinoceros, software CAD yang sangat umum digunakan oleh arsitek.
Dengan peningkatan kecepatan komputasi hingga 98%, arsitek kini bisa merancang algoritma desain gridshell yang memenuhi syarat geometri dan kekuatan struktur hanya dengan laptop standar. Ke depannya, tim peneliti berencana memperluas metode ini tidak hanya untuk logam dan kaca, tetapi juga untuk struktur kayu komposit.
Referensi: “NURBS-Based Grid Shell Form Finding on Domains with Topologically Arbitrary Boundaries” 3 December 2025, Transactions on Graphics Siggraph special issue.
DOI: 10.1145/3763284
This research was partially supported by the Nomura Foundation, the JSPS Grants-in-Aid for Scientific Research (KAKENHI; grant number 23K17784), and JST ASPIRE (grant number JPMJAP2401).
