miércoles, 19 de septiembre de 2012

Estructuras Cinéticas

Theo Jansen

Se ha dedicado en cuerpo y alma a la creación de nuevas formas de vida. Sus "STRANDBEEST" (Bestias de la Playa) son estructuras tan orgánicas que desde la distancia parecen insectos gigantes o esqueletos de animales prehistóricos. En realidad, estas estructuras cinéticas fueron diseñadas mediante algoritmos de computadora y están compuestas por materiales de desecho industrial.

Estas ‘criaturas’ se desplazan sin motores, no disponen de avanzados sensores ni de la última tecnología para sobrevivir en las costas holandesas, simplemente, se basan en la abundante energía eólica de las playas y en un minucioso estudio de las estructuras cinemáticas y evolutivas.Desde su laboratorio en Ypenburg, Jansen continua estudiando historia de la evolución biológica para proveer a su nueva generación de criaturas mejores capacidades de supervivencia. Sueña con diseñar una generación capaz de sobrevivir y replicarse, evolucionando sin necesidad de su intervención.
Todos aquellos que observan por primera vez la belleza de una de las creaciones de Theo Jansen en movimiento, comprenden inmediatamente que se trata del trabajo de un ingeniero, un diseñador y un artista, algo excepcional!

La perseverancia y motivación de Jansen es inagotable, cada nueva especie posee nuevas habilidades que son testadas y mejoradas en un sorprendente y refrescante torrente de creatividad.
‘Animaris Percipiere’, clava un apéndice en la arena para anclarse si detecta que el viento es demasiado fuerte para permanecer en pie.

Theo Jansen Animaris Percipiere
‘Animaris Rhinozero’, un gigante de dos toneladas de peso que se desplaza con facilidad y elegancia y que es capaz de transportar varias personas en su interior.

 ‘Animaris Ventosa’, es capaz de almacenar viento mediante una serie de pistones accionados por velas que insertan aire a presión en botellas de plástico. Esta habilidad le permite disponer de la energía eólica almacenada en momentos de necesidad o escasez de viento.

Theo Jansen Animaris Ventosa

Theo Jansen Animaris Ventosa
Al igual que en el mundo animal, la característica más destacada de todas estas ‘criaturas’ es su movilidad. Jansen ha decidido que su medio natural sea la playa, y que por tanto, tengan que lidiar entre las carreras de marea y las dunas. Las máquinas que deseen prosperar en este entorno han de poder desplazarse eficientemente, como el propio Jansen explica ‘la rueda no es una buena solución en la arena suelta’.
"…los tubos reutilizados de conducciones eléctricas son flexibles, pero suficientemente rígidos si se usan en estructuras triangulares. Se puede hacer circular pistones a través de los tubos o almacenar aire dentro de ellos. Descubrí el amplio abanico de usos de los tubos después de muchas peregrinaciones al territorio de lo imposible. Las limitaciones del material me forzaron a buscar vías de escape que no resultasen lógicas ni obvias. Seguí las estrategias opuestas a las que hubiese seguido un ingeniero puro…"

"…El método de trabajo de los ingenieros es comparable con una autopista. Te lleva donde quieres ir rápidamente y todo el mundo circula en la misma dirección. En el método del artista la dirección no está decidida. Aparcas el coche en el arcén y saltas, machete en mano, a abrirte camino entre la maleza. Posiblemente nunca llegues al destino, en el estricto sentido de la palabra, pero seguramente llegarás a lugares donde nadie había estado jamás." 

La estructura del esqueleto de las ‘Strandbeesten’ se basa en una ingeniosa triangulación espacial de tubos reutilizados de conducciones eléctricas, pero son las impresionantes estructuras móviles las que dotan a estos artefactos de singularidad. Las patas de las criaturas de Jansen se basan en estudios de robótica que el mismo desarrolló en los 80 con ayuda de los primeros ordenadores personales.
Mediante la disposición de barras en formación triangular, inherentemente rígida, y como paralelepípedo, naturalmente deformable, se crean celosías móviles que son accionadas por una especie de transmisión mecánica propulsada por velas o alas accionadas con el viento. El buen funcionamiento de estas patas al andar depende de que el ‘pie’, o nodo inferior de la celosía móvil, describa un movimiento cíclico muy concreto. Jansen ha conseguido aislar las proporciones entre los diferentes elementos de la celosía de manera que el movimiento del pie sea relativamente plano cuando esta en contacto con el suelo para después levantarse y dar el deseado paso. Jansen llama a estas proporciones los ‘once números sagrados’ uno por cada una de las 10 barras de la celosía y el undécimo para el par de giro de la transmisión. 

unidad estructura celosía cinetica
Sobre estas líneas podemos observar un prototipo de pata, donde la celosía móvil describe un aceptable movimiento cíclico de andar. Asombrosamente, el trabajo de Jasnen se mantuvo en la sombra durante 10 años y sólo recientemente ha sido descubierto internacionalmente. En la actualidad Jansen viaja por el mundo compartiendo su obra en eventos tan prestigiosos como las conferencias TED o el festival barcelonés Art Futura. 

info extraida de:
http://www.frameandform.com
fotografías:  web oficial de Theo Jansen


martes, 18 de septiembre de 2012

Miguel Fisac

Parte de la obra del arquitecto Miguel Fisac Serna (1913-2006), en  concreto, un grupo de piezas prefabricadas de hormigón cuya forma se asemeja a estructuras óseas.
Iglesia de Santa Ana - Miguel Fisac
Iglesia de Santa Ana - Miguel Fisac
Miguel Fisac dio con la idea de este tipo de secciones tras un proceso creativo cuya principal premisa se resume en la siguiente cita:
“El hormigón pesa mucho, es el inconveniente podemos decir que tiene, y entonces, dónde no trabaja, las zonas que no trabajan se pueden quitar”
Miguel Fisac
El hecho de que las piezas se asemejaban a los huesos de vaca dio a Fisac confianza en lo apropiado de su idea.
Huesos Varios
Huesos Varios - Las piezas
Con estas piezas Fisac conseguía de manera muy intuitiva la unión entre estructura y forma, esto es, función y forma. Gracias a los huesos la separación entre los elementos puramente resistentes y los arquitectónicos de cerramiento y aislamiento se desvanece.
Cubierta del CEDEX -  Estructura y forma
Cubierta del Centro de Estudios Hidrográficos - Estructura y forma. Foto de Alex del Rio (2007)
Los huesos de Fisac son un conjunto de piezas en los que la posibilidad de moldear el hormigón se explota al límite. Los huesos poseen gran expresividad plástica adquiriendo la condición de escultura adicional a la de estructura.
Los huesos se dividen en dos grandes grupos; el primero corresponde a las piezas postensadas (de sección asimétrica).  Fisac fue uno de los pioneros en España de la aplicación del postensado en la edificación (hasta ese momento sólo se había aplicado al campo de los puentes). Desde el punto de vista constructivo (para grandes luces) las dovelas que constituyen los elementos postensados pueden ser transportadas más fácilmente que las vigas pretensadas ya que su montaje se puede realizar en obra.
Huesos Varios
Pieza CEDEX - Hormigón postensado
La ventaja adicional del postensado reside en el hecho de que la trayectoria de la armadura activa se puede diseñar para que contrareste los efectos de las cargas permanentes en las distintas secciones del elemento estructural optimizando de esta manera la función de la fuerza de pretensado.
Trayectoria curva del postensado para compensar el efecto del peso propio
Trayectoria curva del postensado para compensar el efecto del peso propio
El otro grupo de piezas son pretensadas (de forma simétrica). En estas piezas la armadura activa es recta y por lo tanto no resulta tan sencillo contrarrestar las cargas permanentes al no poder adaptarse la trayectoria del cable.  Por el contrario, la simetria de estas piezas proporciona gran estabilidad lateral al coincidir el centro de gravedad con el centro de esfuerzos cortantes.
Pieza Valladolid . Hormigón Pretensado
Pieza Valladolid - Hormigón Pretensado
Pieza Valladolid - Iglesia de Santa Ana
Pieza Valladolid - Iglesia de Santa Ana
La dificultad constructiva de realizar piezas huecas de hormigón de pared delgada no es despreciable y merece una mención especial. El sistema de encofrados, que se desarrolló  en ambos tipos de piezas denota una creatividad e inventiva admirable.   Fisac se rodeó durante toda su carrera de técnicos y empresarios creativos e innovadores como Ricardo Barredo y Vicente Peiró. Estos muchas veces aplicaban soluciones estructurales mucho antes de que la normativa cubriera esas tecnologías.
Preparación de encofrados
Preparación de encofrados
Dovelas Pieza Trapecio
Dovelas Pieza Trapecio
Es importante analizar la contribución de Fisac en el contexto en el que se produjo. En la España de la autarquía lo que no existía había que inventarlo con lo disponible. La competencia era escasa al igual que el tejido industrial. Aunque esto resulte paradójico esta situación favorecía la creatividad y la posibilidad de hacer realidad las creaciones propias.
En este sentido Fisac es semejante a otros grandes diseñadores y constructores como Freyssinet, Maillart ó Candela en los que la innovación, el diseño y la competitividad económica de la solución propuesta eran su gran baza.
info extraida de: Frame and Form

Capilla de Palmira – Félix Candela

La capilla de Palmira en Cuernavaca (México) es una de las obras más famosas del constructor Félix Candela. Construida en el año 1959 esta obra sintetiza a la perfección la obra de Candela resaltando la creatividad, simplicidad y conocimiento estructural de su autor.

Capilla de Palmira 1959
La forma elegida por Candela para llevar a cabo la capilla es la de un paraboloide hiperbólico. Este tipo de superficies de doble curvatura permiten el desarrollo de compresiones (mecanismo de arco flecha roja en la figura inferior) y de tensiones (mecanismo de tirante flecha blanca en la figura inferior) en zonas determinadas de la superficies.

Paraboloide Hiperbólico
Este tipo de superficies llamadas anticlásticas permiten la transmisión de esfuerzos mediante el estado de membrana (esfuerzos coplanares a la superficie) reduciendo así significativamente el estado de flexión y los cortantes asociados.


Al reducir la flexión el espesor de hormigón necesario para resistir los esfuerzos se ve drásticamente disminuido. Siendo por tanto este un ejemplo claro en el que una forma adecuada conduce a un uso de recursos mínimos.

Porche Frontal Palmira
El uso de una superficie reglada permitió a Candela utilizar líneas rectas para formar el encofrado y disponer del armado. También facilitó el análisis de la superficie desde el punto de vista estructural.


Es importante recordar que las estructuras de Candela fueron en su inmensa mayoría diseñadas sin la ayuda de ordenadores. La simplicidad de las formas era por tanto no sólo un requerimiento estético sino una necesidad impuesta por el modo analítico empleado.
En la capilla de Palmira Candela hace uso del concepto de borde libre por el cual las tensiones normales al borde deben anularse por cuestiones de equilibrio y las tangenciales son redistribuidas a las generatrices de la superficie debido a la prácticamente nula rigidez del borde. Esto permite que el borde en cuestión tenga espesores muy pequeños en comparación con otro tipo de tipologías estructurales para un mismo vano.

Construcción del restaurante Los Manantiales
Esta obra no estuvo exenta de problemas durante su construcción. El porche frontal se derrumbó parcialmente durante la fase de descimbrado lo que provocó una modificación del proyecto. Candela redujo la luz del porche frontal e incrementó el espesor del mismo. Estudios posteriores realizados con programas de elementos finitos han demostrado que el derrumbe del porche frontal posiblemente fuera debido a fallos en la ejecución de la obra y no a un fallo en su diseño.
Información extraida de:
Todas las imágenes de este post han sido extraídas del material audiovisual que formaba parte de la exposición Félix Candela (1910-2010) hospedada por el IVAM.
El borde libre y Félix Candela por Luis Javier Sanz Balduz. Revista de Obras Públicas 1999.
Félix Candela y el borde libre, el caso de la capilla de Palmira en Cuernavaca por Basterra et al (2001).
Structural optimization of Felix Candela’s chapel lomas de Cuernavaca por Holtzer et al (2008).

Cecil Balmond: en búsqueda de nuevas geometrías

ombinando la química, la matemática y la arquitectura, pero sobretodo basándose en los ritmos y patrones observados en la Naturaleza, Cecil Balmond nos conduce en la exploración de nuevas formas y estructuras.
Cecil Balmond - H_edge - ARUP
Cecil Balmond - H_edge - (c) ARUP
Dirigiendo desde el año 2000 la Advanced Geometry Unit, una unidad de investigación de Arup formada por un equipo de profesionales compuesto por ingenieros, matemáticos, programadores, arquitectos y artistas, realiza una labor repartida entre la investigación, el proyecto y la creación quasi-artística.
Sus colaboraciones con algunos de los grandes nombres de la arquitectura contemporánea comienzan en la misma gestación de las formas. Empleando sus palabras, su trabajo va más allá de la simple generación de geometrías innovadoras, procura forzar los límites de la ingeniería.
Serpentine Gallery - Cecil Balmond & Toyo Ito - (c) freewebs
Serpentine Gallery - Cecil Balmond & Toyo Ito - (c) freewebs
Mediante algoritmos matemáticos, genera patrones geométricos que permiten la construcción de estructuras muy diversas y flexibles empleando un número reducido de elementos-tipo, permitiendo un alto nivel de prefabricación e industrialización. Sus colaboraciones con Toyo Ito y Álvaro Siza para la Serpentine Gallery son un buen ejemplo de ello.
Serpentine Gallery - Cecil Balmond & Álvaro Siza - (c) Serpentine Gallery
Serpentine Gallery - Cecil Balmond & Álvaro Siza - (c) Serpentine Gallery
Cecil Balmond, en sus frecuentes colaboraciones con Rem Koolhaas, ha realizado obras tan relevantes como la Biblioteca de Seattle y el impresionante edifício de la CCTV en Beijing.
Seattle Public Library - Cecil Balmond & Rem Koolhaas - (c) arcspace
Seattle Public Library - Cecil Balmond & Rem Koolhaas - (c) arcspace
En la pasarela Pedro y Inês, en Coimbra, proyectó con Adão da Fonseca un puente concebido con dos grandes ménsulas asimétricas que se (des)encuentran en centro luz, provocando una discontinuidad en la planta de la estructura. En la vistosa barandilla multicolor, se destaca el empleo de patrones de cristales triangulares, en la línea de sus anteriores trabajos.
Pasarela Pedro & Inês - Cecil Balmond & Adao da Fonseca - (c) mimoa
Pasarela Pedro & Inês - Cecil Balmond & Adao da Fonseca - (c) mimoa
Su proyecto más reciente se encuentra en la Universidad de Pensilvania, y se trata de una pasarela sobre las vías de ferrocarril que une dos zonas del campus. En esta estructura metálica, destaca la aplicación elegante de una celosía recíproca, formando una sección semi-cerrada – debido a imposiciones de seguridad ferroviaria – pero con la transparencia suficiente para permitir la función de mirador del campus.
Weave Bridge - Cecil Balmond - (c) Arup
Weave Bridge - Cecil Balmond - (c) Arup
En la actualidad, Cecil Balmond es seguramente el ingeniero estructural vivo más conocido dentro y fuera del ámbito de la ingeniería, lo que revela una gran capacidad de entendimiento de las necesidades y desafíos del mercado actual. Más allá de juzgar la calidad de sus trabajos o su justificación conceptual, parece sin duda relevante su forma de trabajar, abriendo nuevos horizontes en el mundo del diseño estructura

Estructuras Recíprocas

Las estructuras recíprocas se definen como un conjunto de elementos auto-apoyados en circuito cerrado, una definición bastante completa pero difícil de digerir sin un buen ejemplo gráfico. En la imagen siguiente se muestra la disposición más simple de una estructura recíproca: tres barras que se superponen para apoyarse unas sobre otras y alcanzar un equilibrio estructural sencillo y elegante.
Las estructuras recíprocas se plantean como una ingeniosa solución al problema de cubrir una distancia, o más bien una superficie, mediante elementos de dimensiones limitadas. Como se puede observar en los siguientes esquemas extraídos del libro Reciprocal Frame Architecture, las retículas están formadas por elementos de dimensión inferior a la luz a cubrir siendo su disposición geométrica la que posibilita una estructura estable.

Esquemas básicos de estructuras recíprocas - Reciprocal Frame Architecture

Retículas geométricas con estructuras recíprocas - Reciprocal Frame Architecture
Se trata de una idea estructural tan simple como antigua. Se han encontrado documentos que atestiguan que en el Japón del siglo XII se usaban técnicas constructivas basadas en este diseño estructural y no son pocos los diferentes ejemplos de edificación que a lo largo de la historia han utilizado disposiciones estructurales basadas en este principio. Quizás sean Sebastiano Serlio y Leonardo Da Vinci quienes establezcan los primeros estudios geométricos y estructurales de la reciprocidad en torno al año 1500. Un claro ejemplo de utilización de una estructura recíproca lo podemos encontrar en el códice Madrid de Da Vinci donde se describe la construcción de un puente de vigas de madera. Bajo estas líneas la página del códice de Leonardo con el esquema del puente (desdibujado en la parte central de la imagen), a continuación un ejemplo de un arco para una instalación temporal en Alemania, y un esquema de las fases de construcción del puente recíproco.

Puente recíproco - Códice Madrid

arco con estructura reciproca - expo Alemania

Esquema de fases constructivas de un puente recíproco
Debido a la casi exclusiva utilización histórica de la madera para la realización de estas estructuras pocas o ninguna han sobrevivido hasta nuestros días. Debemos buscar ejemplos más recientes como los realizados en la arquitectura del catalán de principios del siglo XX por Josep Maria Jujol estrecho colaborador de Antoni Gaudí que utilizó estructuras recíprocas en la Casa Bofarull y Can Negre entorno al 1915.

cúpula de la torre de Casa Bofarull
Más recientemente, Cecil Balmond y su equipo de advance geometry unit de Arup diseñaron el Weave Bridge para la universidad de Pensilvania inspirándose, teóricamente, en el principio estructural de la reciprocidad.

Detalle de la celosía espacial del Weave Bridge
Como conclusión, cabe mencionar que las estructuras recíprocas forman una tipología bastante desconocida que la gran mayoría de instituciones de enseñanza no alcanza a incluir en su temario. Sin embargo, los esquemas recíprocos resultan altamente didácticos e inspiradores para el diseñador estructural. Si bien es cierto que su marginal uso en la estructura convencional puede responder al avance en los métodos de unión y la casi ilimitada libertad formal, la estructura recíproca sigue teniendo su parcela de interés en el diseño de estructuras prefabricadas, temporales o con recursos limitados, donde la utilización de elementos de reducido tamaño y la simplificación de ejecución de las uniones representan sencillez, ahorro y armonía geométrica.

PROYECTO ELECTIVA 2007

AÑO: 2007                  AUTOR:  Virginia Carrara

OBSERVAR



PROYECTO ELECTIVA 2008

AÑO: 2008               AUTOR: Maria Fernanda Martinez

TECNOBAR

PROYECTO ELECTIVA 2009

AÑO: 2009                    AUTOR: Igna Galarraga


CONJUNTO DE VIVIENDAS