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01 septiembre 2022

SUPERFICIES ORGANICAS EN LA CONSTRUCCION NATURAL - MARCO ARESTA, ECOHACER

 



Resumen

Partiendo de la pregunta: “¿Cuáles son las tecnologías y las formas pertinentes para el territorio?”, inscribimos esta ponencia en el marco de nuestra investigación académica y profesional.

Somos seres vivos que habitamos y conformamos espacialidades tridimensionales. La morfología de estos espacios que habitamos viene dada por la adecuación a nuestros movimientos y conductas orgánicas, como entes biologicos que somos. Así pues, entendemos la forma como el conjunto de morfologías que conforman el espacio tridimensional de la vivienda, siendo las tecnologías las que permiten la ejecución de dicha espacialidad.

Estos espacios están ensamblados por superficies que definen volúmenes, superficies que a nivel arquitectura conforme a los pisos, paredes y techos. Nuestra inquietud pasa por pensar el espacio en su totalidad como una espacialidad destinada a un ser vivo, el ser humano. 

Partimos de la hipótesis de que tanto los techos como las paredes deben definir espacios orgánicos constituidos por superficies cuya morfología se apoyará en los principios de la Naturaleza biológica, proponiendo una adaptación al entorno y abrazando las necesidades espacios de un determinado ser vivo.

Nuestra investigación se basa en el estudio de los comportamientos estructurales de formas de la Naturaleza biológica y su aplicación a la escala del edificio, resolviendo los problemas constructivos derivados con el menor impacto posible a nivel de recursos económicos, humanos y energéticos. Por tanto, la utilización de tecnologías apropiadas al lugar y de materiales naturales y sanos es premisa fundamental de nuestra investigación, en la cual pondremos el foco de estudio en los techos.

Así pues, la importancia del estudio de las superficies curvas y también de las superficies alabeadas consiste en la posibilidad de construir techos organicos proponiendo una espacialidad estudiada tridimensionalmente a nivel de proyecto. Por un lado se investigan las superficies curvas con generatriz curva y/o directriz curva, y por otro las superficies curvas posibles de sers por rectas (alabeadas). 

La caracteristica de las superficies alabeadas es que al ser regladas, es decir, a partir de rectas, posibilitan un dominio sobre la construcción del techo, puesto que cada viga del techo puede ser una generatriz de dicha superficie.

Por tanto, con el objetivo de generar techos orgánicos, la investigación se centra en el entendimiento de los procesos de generacion geometrica y su aplicacion como herramienta para proyectar, y en las tecnicas de construcción natural para llevar a cabo tanto las superficies curvas (revolución y traslación) como las superficies regladas alabeadas.






Contexto y Concepto

Las superficies alabeadas y las superficies curvas han sido extremadamente aplicadas en la Arquitectura. Desde mi modesta opinión, esto se debe al hecho de poder “calcularlas” a partir de la forma y también por su estética. En el siglo XX con Antoni Gaudí y luego con Félix Candela o Frei Otto, entre otros muchos, encontramos ejemplos de bóvedas de catenaria o de paraboloides hiperbólicas materializadas en esbeltas estructuras.
 
Pero si ya desde la antigüedad estas estructuras existían y además sin el cálculo aritmético ¿Qué pasó para que las correspondientes obviásemos o se nos hicieran distantes a nivel conceptual?. 

Es un hecho que con la aportación de Galileo Galilei el paradigma del equilibrio en las estructuras sufre un giro abrupto, imponiéndose la noción de resistencia hasta el siglo pasado. Pero hoy en día hemos vuelto a la noción de equilibrio, el cual permite una aproximación más amplia para entender la generación de las superficies alabeadas y de las superficies curvas.

Esta visión, más cercana a la experimentación empírica, nos sirve a constructores y arquitectos para Estudiar y proponer diseños que comiencen con el entendimiento estructural del objeto. 

Se trata simplemente de diseñar el esqueleto para luego conquistar la superficie de la forma y de ahí obtener el espacio. El esqueleto es lo que le da vida, constituye la forma ya la vez la espacialidad subyacente. Su diseño a nivel de proyecto tiene su punto de partida en la geometría, indispensable a la hora de definir la forma de una estructura como autoportante.

Por tanto, una noción a nivel de diseño se manifiesta a la hora de proyectar, a cual llamaremos estructura/esqueleto (imagen 1). No en vano, los arquitectos llegaron del oficio de los carpinteros y albañiles (archi-tekne) que ayudaron en las espectaculares construcciones desde la antigüedad hasta el medievo. 






Estos profundos maestros del conjunto, del canteado, de la maqueta, de la cimbra y de la experimentación formal concluyen en la construcción de espacios esbeltos. Hoy en día en distintos lugares del mundo son los maestros albañiles los principales artistas de la forma y del espacio mediante las cúpulas y bóvedas que construyen. Volver a involucrar al arquitecto profesional en el conocimiento de la tekne lleva a la ampliación del diálogo en el oficio del hacer. 

Es menester que los artesanos de la forma sean los mismos profesionales que piensan el espacio: arquitectos, albañiles, etc. Sin embargo, sabemos que la era de la máquina y la industrialización se desplazó al ser humano como artesano y maestro de oficios, deshumanizando su saber hacer. 

Los arquitectos también han sufrido este mismo proceso, dado que han quedado relegados al conocimiento de postulados estéticos y filosóficos derivados de códigos visuales sin sustento en un oficio o conocimiento aplicado, tal como puede ser la física estructural o la física ambiental.

A nivel conceptual, intentamos entonces rescatar un camino empírico para el diseño de estructuras sostenibles donde podemos ofrecer respuestas a los requisitos estéticos en base a un oficio, vinculando directamente el conocimiento científico con el conocimiento popular, sin depender totalmente de las tecnologías informatica y de sistemas industrializados.

Para ello, disponemos de ciencias que en los últimos años nos han dotado de herramientas de conocimiento en relación a formas estructurales de los elementos de la Naturaleza, como es el caso de la Biónica.

Esta ciencia es biológicamente útil a la hora de reproducir diseñoss fundamentales en una sostenibilidad estructural, puesto que permite analizar las estructuras de la Naturaleza para luego, utilizando el diseño como herramienta
traductora, poder incorporarlas en el proyecto arquitectónico.

Este proceso se puede dar por mímesis o por analogías puntuales, aunque, desde mi punto de vista, es importante el máximo criterio a la hora de transferir el Análisis del mundo natural a la producción morfológica arquitectónica.

Pero, ¿por qué hacer estas estructuras?, ¿para qué aplicarlas en el ámbito de la morfología ¿arquitectónico? Exactamente por su elevada eficiencia estructural, como es el caso de la doble curvatura, a menudo inversa (paraboloide hiperbólico), o del arco funicular inscrito en el natural surgir de la catenaria; estas estructuras sólidas una gran rigidez por su gran capacidad de transmisión de las acciones mecánicas hacia los bordes y puntos de apoyo. No hay que olvidar el hecho de que estas estructuras están presentes de manera
aproximado en la naturaleza biologica.

Laboratorio de Matemática y Diseño (LMyD), Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo
Tecnología en Relación






Fuente de informacion:



03 diciembre 2021

TECHO Y PABELLÓN DE SERVICIO AUTOSTADT CON UN PARABOLOIDE HIPERBÓLICO DE ACERO Y PTFE - GRAFT ARQUITECTOS

 


     GRAFT Arquitectos ha completado en el norte de Alemania un pabellón de servicio de automóviles con un dosel en forma de una papa frita gigante de Pringle. Este lugar se encuentra en la fábrica de Volkswagen en la ciudad de Wolfsburg.

La estructura es parte de un espacio de conducción de 15.000 metros cuadrados que permite a los huéspedes probar funciones en automóviles nuevos, incluidos sistemas de asistencia al conductor, estacionamiento automático, reconocimiento de señales de tráfico y control automático de distancia para una conducción más segura en el tráfico.








Anclado al centro de servicio adyacente y a una pequeña colina opuesta por solo dos puntos, el techo suspendido forma un refugio para que los autos pasen y estacionen, protegiéndolos de la luz solar y la lluvia.

Construido a partir de una base de hormigón armado, el techo presenta un marco de doble curva de placas de acero soldadas y un marco de cables de acero que se entrecruzan por debajo. Los cordones de acero son parte integral de la estructura, manteniendo la forma del marco curvo y sosteniendo la membrana exterior translúcida.

"El espacio tenía que estar protegido de la lluvia y la luz solar directa, al tiempo que permitía suficiente luz del día para evitar el uso de luz artificial innecesaria y costosa desde el punto de vista energético",.







Los sistemas de asistencia al conductor, que incluyen estacionamiento automático, reconocimiento de señales de tráfico y control automático de distancia, son cada vez más comunes en los automóviles de hoy. El nuevo 'Ausfahrt' en el Autostadt de Wolfsburg ofrece a los huéspedes la oportunidad de probar estos sistemas técnicos en modelos fabricados por Volkswagen. 

Esto ayuda a garantizar una conducción más segura en el tráfico rodado. Con una superficie de 15.000 metros cuadrados, la nueva atracción de conducción se construyó en diez meses y se inauguró en agosto de 2013.











GRAFT desarrolló la idea de una hoja horizontal que protege el paisaje debajo con su forma orgánica. Se planificó el paisaje que rodea el techo. En la aplicación arquitectónica de esta imagen, era necesario producir la mayor ligereza posible: un principio estático especial permite anclar la estructura única del techo en solo dos puntos.

Se asienta en el paisaje y define una habitación clara y protegida. La orientación del techo representa un gesto de bienvenida a través de su curvatura. La elegante geometría amorfa de la estructura del techo forma un puente evidente entre la parte superior e inferior, entre el cielo y el paisaje.

Como el techo sigue el concepto de hoja, el pabellón está integrado en el paisaje arquitectónico y no diseñado como un edificio separado. Las formas básicas del techo se pueden encontrar en la arquitectura interior.








Datos del proyecto:

Cliente: 
Autostadt Wolfsburg

Arquitecto: 
Graft Gesellschaft von Architekten

Planificación del marco estructural: 
Schlaich Bergermann und Partner

Arquitecto paisajista: 
WES - Landschaftsarchitektur

Contratista Estructura del techo: 
Eiffel Deutschland Stahltechnologie con Taiyo Europa





Fuentes de Información

01 mayo 2019

MODULOS DE VENTAS CON PARABOLOIDES HIPERBÓLICOS - DESARROLLO EN EL PROGRAMA SKETCHUP


Se requiere proyectar en un espacio al aire libre un evento de ventas temporal, para  el cual se necesitan 10 módulos de ventas con un área de 100 metros cuadrados cada uno, los módulos deben tener una forma cuadrada en planta de 10 x 10 metros. Se ha propuesto utilizar un sistema de cobertura basado en los paraboloides hiperbólicos.

Los paraboloides hiperbólicos propuestos son  superficies de doble curvatura que se originan en base a una estructura periférica basada en cuatro elementos inclinados que están conectados entre si, los extremos de estos tienen diferentes alturas.

A continuación dividiendo cada tramo en partes iguales se extienden  a manera de viguetas otros elementos que van apoyados en  extremos opuestos, y estos   han generando la superficie de doble curvatura a pesar de ser  rectos.  qui el procedimiento empleado para construir estos módulos en el programa Sketchup:

1. Se traza en el piso un cuadrado de 5 x 5 metros, a continuación se trazan otros tres cuadrados mas de la misma medida de tal forma que entre ellos formen un nuevo cuadrado de 10 x 10 metros, que es la medida del módulo requerido.


2. A continuación se levantan a modo de columnas  elementos verticales, al medio de 4.5 metros de altura, en los cuatro  bordes indicados  elementos de 6 metros de altura, en base a estos elementos se va a plantear los bordes a manera de vigas perimetrales.

3. Luego se trazan líneas entre los extremos de los verticales, y en el vértice donde no hay un elemento vertical, se unen las lineas con el  piso. Los puntos de apoyo  estarán  en el piso, según  el  gráfico, los puntos de apoyo serán en los  vértices del cuadrado mayor de 10 x 10 metros .

4. Una vez construidas las cuatro líneas de borde, se van tendiendo otras lineas entre elementos opuestos,  primero a  partir de los puntos medios, y luego de los puntos intermedios ( un cuarto de la longitud), formando una trama  de tres líneas inclinadas en un sentido y tres en el otro. Así queda formada una especie de red  de cuatro por cuadrado cuadrados, la cual servirá de base para la cobertura con paraboloides hiperbólicos.

5. En seguida, se construyen diagonales en cada cuadrado de la red, al momento de terminar una diagonal automáticamente aparecen superficies triangulares que cierran  el cuadrado, se debe continuar  colocando diagonales para  cerrar todos los cuadrados.

6. Al terminar de colocar las diagonales queda una superficie similar a la mostrada en el gráfico, se observan que las líneas rectas van formando  una superficie de doble curvatura, una curva convexa hacia abajo y una curva cóncava hacia arriba.

7.  Ahora se deben seleccionar toda la superficie obtenida y con el botón derecho del ratón activamos un menú  en el cual buscamos suavizar las superficies,, se lograra  convertir  los triángulos con diversas inclinaciones en una sola superficie uniforme  donde se nota de modo mas claro la doble curvatura.

8. A continuación se puede pintar la superficie con  el color que mas nos agrade, para luego convertir esta superficie en un componente siempre utilizando el botón derecho del ratón y las opciones que aparecen,  una vez convertido en componente se puede copiar la superficie y  al  activar la función pegar aparece  otra igual,  la que  girando se coloca junto a la primera, se continua con dos superficies mas hasta forman el conjunto mostrado.

9. El módulo ahora tiene cuatro superficies de doble curvatura, para darle un mejor efecto se  activa las sombras, así  se puede ver con mas realismo el proyecto.

10. También es recomendable pintar de diferentes color dos de las cuatro superficies de tal modo que  se pueden diferenciar  mejor. Se ha pintado las superficies  en modo alterno.

11. El programa Sketchup, tiene varias opciones para representar los objetos, la primera es mostrando superficies cubiertas con sombras o sin ellas.

12. La segunda opción es mostrar superficies traslucidas a color que permiten ver el interior o las superficies cubiertas, incluyendo sombras o sin ellas.

13. Otra opción es mostrar superficies traslucidas a un solo color que permiten ver el interior o las superficies cubiertas, incluyendo sombras o sin ellas.

14. También es posible ver el objeto  en modo ortogonal, o en perspectiva, incluyendo  imágenes con dos puntos de fuga,  se elige la que sea mas apropiada para el proyecto.

15. 16. Vistas del módulo desde diferentes puntos de vista para poder explicar las superficies de doble curvatura y sus efectos espaciales al exterior. O también al interior.

17. 18. Vistas del módulo desde el frente o  lateral, se aprecia las formas de doble curvatura y los efectos producidos desde diferentes puntos de vista.

 19. 20. Los módulos finalmente conforman el conjunto planteado de 10 componentes que forman la letra H en planta, cuatro módulos a cada lado conectados por dos módulos al centro. 


21. 22 Módulos  conformando los espacios  propuestos, composición en base a tres módulos que se da en los lados y  luego la composición total del conjunto.



23. 24. 25. 26 Otras vistas para mostrar el conjunto, los espacios generados al interior y al exterior. Con la ayuda de las sombras.




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