domingo, 28 de junio de 2015

Investigación: El Proyecto Edén y el Millenium Dome

El proyecto Edén

La cúpula geodésica inventada por el estadounidense Buckminster Fuller, que proponía englobar el máximo volumen con la mínima superficie posible, fue el punto de partida para este diseño.
Ubicado en Inglaterra, el proyecto se compone de 8 domos geodésicos formando dos biomas de árboles y plantas. También hay un bioma al aire libre, un centro de visitantes, un anfiteatro al aire libre y un camino de acceso.

Los domos están formados por una estructura de tubos de acero galvanizado de diferentes tamaños, y se trabajó con modelos virtuales en 3D para desarrollar la estructura y definir la longitud de cada sección de acero. Esto permitió que cada sección de acero se fabricara individualmente para ser ensamblados in situ.

Los tubos presentan una alta resistencia a pesar de su ligero peso, y forman una serie de hexágonos, pentágonos y triángulos de distintos tamaños (hasta 9 metros los mayores) conectados, creando una esfera cubierta de paneles EFTE. La estabilidad estructural está garantizada por un entrecruzamiento de cúpulas, que están ancladas con fundaciones perimetrales de hormigón armado.

La estructura está completamente libre de apoyos internos. Resulta así un diseño estructural muy eficiente ya que proporciona máxima resistencia con un mínimo de acero y máximo de volumen con un mínimo de superficie.





Millenium Dome
Este techo único se eleva sobre una base o planta circular de 365 metros de diámetro que representa todos los días del año. El borde de esta base no es perfecto ya que es ondulante. El proyecto del Millennium Dome o Cúpula del Milenio nació de la necesidad de recuperar el atractivo de la península de Greenwich y reactivar su potencial cultural, turístico y comercial. Aunque el proyecto no rindió “económicamente” lo que se esperaba luego de la cuantiosa inversión, el Millennium Dome aún puede visitarse.

La "Cúpula del Milenio" en Londres (Inglaterra) es una de las mayores estructuras de techo único en el mundo; la imagen de este edificio se asemeja a una carpa amplia blanca sujeta a torres de amarilla de 100 metros de altura. Cada uno de estas torres amarillas representa hora del reloj o cada mes del año


Modelo Final

DESCRIPCIÓN 

Basado en la forma de la Catedral de Brasilia, el proyecto esta formado de barras que siguen una versión bastante abstraída de la estructura de dicho proyecto.




Por la manera en que fue construido, nuestro modelo NO entra en la categoría de estructuras Tensegrity. La manera en que funciona es la siguiente:

El modelo tiene una base de cuatro barras, con una barra cada una que atraviesa en forma diagonal para llegar a una de menor tamaño en la parte superior; para poder tensar el modelo se colocaron un par de alambres en dos de las barras pequeñas hacia las barras largas .
Al ser un modelos simétrico se puede afirmar que todos los nodos trabajan de igual manera. Posteriormente se colocaron velarias con tela  que terminaron de rigidizar la estructura.

Cuenta con un "anillo" (que en realidad es un cuadrado) en la parte superior que está trabajando a compresión y el cuadrado inferior, la base, está trabajando a presión. Este principio lo vimos aplicado también en el invernadero de C.U. donde los dos anillos forman la cúpula que da forma al lugar.





sábado, 27 de junio de 2015

Resumen: Sistemas Estructurales de Heino Engel


Breve planteamiento de los temas expuestos en el libro "Sistemas Estructurales" de Heino Engel:



Contenido:

Forma Activa


Vector Activo


Sección Activa


Superficie Activa


Altura Activa


Forma Activa
Un material no rígido y flexible puede sostenerse a sí mismo y cubrir un espacio; a esto se le denomina trabajar de forma activa. A las estructuras que funcionan con “forma activa” no se les puede dar una forma aleatoria ya que dependen totalmente de la transmisión de los esfuerzos. Su principal característica es que desvían las fuerzas externas a través de fuerzas normales.
Estas superficies responden a una regla general: Mantienen un estado de tensiones sencillo. Las propiedades de las estructuras de forma activa pueden aplicarse a todos los demás sistemas de estructuras, son esenciales para el funcionamiento del mecanismo portante.

Vector Activo

Un sistema de vector activo es cuando se tienen barras trabajando a tensión y a compresión que se unen en nudos articulados definidos por medio del diseño de la estructura. La  principal característica en estos sistemas es la triangulación. Los sistemas de vector activo dividen las fuerzas en diferentes direcciones y las equilibran por medio de las reacciones de los nodos. 
La descomposición vectorial que caracteriza a este tipo de sistemas también ha sido aplicada en otro tipo de elementos, como arcos y pórticos, que también pueden ser construidos con elementos reticulares.

Sección Activa

Los sistemas de sección activa son una viga lineal sobre dos apoyos, dicha viga tiene la característica de transmitir las cargas de manera lateral las cargas verticales. Mediante este sistema se pueden unir vigas y pilares, creando un sistema donde cada elemento aporta resistencia a la deformación.  Estos mecanismos normalmente poseen una forma rectangular tanto en planta como en alzado. La simplicidad y la efectividad de la solución por medio de geometrías rectangulares es lo que ha causado su empleo universal en la construcción.

Superficie Activa

Las superficies sirven para delimitar y dividir el espacio, a veces creando nuevos espacios. Cuando se unen varias superficies estructurales para transmitir cargas se crea lo que se conoce como superficie activa. Responde a las cargas por medio de dos mecanismos: el mecanismo de losa que es para fuerzas perpendiculares al plano y el mecanismo laminar, para cuando la fuerza es paralela. Los sistemas de superficie activa son también envolventes y aspecto externo del edificio, por lo que determinan tanto la forma interior como la interior.

Altura Activa

Los sistemas que se encargan de recibir cargas horizontales a lo largo de varios planos igualmente horizontales situados uno encima de otro y de transmitirlos verticalmente al suelo se conocen como sistemas de altura activa. Son una mezcla de los sistemas de vector, sección y forma activa.
Los rascacielos, por llamar a la altura activa de otra manera, se basan en la concordancia de los puntos de concentración en cada planta y dependen de la continuidad de los elementos que transmiten las cargas hasta  el suelo.

Análisis de Estructuras en Ciudad Universitaria



Otra de las actividades durante la primera semana fue un recorrido por Ciudad Universitaria, guiado por el arquitecto Jacome. A continuación se presenta un breve análisis de cada uno de los lugares a los que fuimos en dicho recorrido.


Biblioteca de la Facultad de Arquitectura 








La armadura que sostiene el segundo piso del vestíbulo de la biblioteca es un sistema de barras metálicas que trabajan a tensión  y a compresión para sostener la carga. Fue añadido externamente al sistema estructural que ya estaba construido puesto que no se le podía aumentar carga a las columnas existentes. La disposición triangular permite soportar cargas transversales.
En la parte externa las barras forman una retícula triangular, sostenida por una barra longitudinal arriba y una debajo: Una armadura plana. Por dentro, una serie de barras más pequeñas y con otra forma parten en grupos de 4 de nodos localizados en la parte superior y cubren superficies cuadradas, algunas de las cuales contienen lámparas y/o la instalación eléctrica, esto es una armadura tridimensional.





Techo de la Cafetería de la Facultad de Arquitectura






La cafetería está cubierta por un domo de cristal en forma de bóveda, que permite la iluminación y ventilación del local. La cancelería forma una retícula cuadrada. De nuevo, se libra un gran claro con poco material, aunque esta vez la carga no era tan grande.



Vestíbulo de la Facultad de Arquitectura

Una losa que pareciera flotar por si misma corona uno de los pasillos del vestíbulo de la facultad, este efecto visual se debe a que está sostenida por arriba por una trabe de metal que va desde las columnas del lado derecho hasta la pared del lado izquierdo, por donde continúa hasta el interior del edificio. Del lado derecho, en la parte de arriba descubierta del pasillo, hay una trabe que sale del auditorio y se sostiene en la segunda columna. Debido a un error de construcción, los ejes de estos dos elementos no coinciden.























Geodésica de la Facultad de Arquitectura


Aunque está basada en los principios de Tensegrity, la geodésica exhibida en uno de los patios de la Facultad de Arquitectura no pertenece a éste tipo de estructuras. Hecha de barras metálicas totalmente rectas, forma una circunferencia casi perfecta que trabaja a tensión. Es sostenida por un pentágono, ya que se necesitaba distribuir las cargas de una manera que permitiera sostener el resto de la estructura.

Como muchas estructuras similares, el sistema de nodos y barras permite cubrir espacios de gran tamaño con una cantidad relativamente pequeña de elementos.







Cafetería de la Facultad de Psicología




Las formas orgánicas de esta velaria están definidas por una serie de cables que trabajan a tensión, unidos a los postes metálicos, que son elementos que trabajan a compresión.
Los postes están cimentados por medio de bases de concreto. En algunas partes de la velaria se hicieron reparaciones: pedazos de lona añadidos, mientras que en otros se aprecian arrugas que interrumpen el resto de la superficie que es totalmente lisa, éstos espacios son errores durante el proceso de construcción que no pueden ser corregidos de manera simple.


Pabellón de Rayos Cósmicos 

Una cubierta muy delgada de concreto y seis puntos de apoyo para las cargas son los principales elementos de ésta estructura. La forma de la cubierta y los muros ayudan a la transmisión del peso a lo largo de la estructura. Adicionalmente, el acceso está compuesto por escalones de concreto que están empotrados en un elemento vertical.




Velaria de la Facultad de Química
Funciona igual que la velaría de psicología, pero la forma y dimensión del área que cubre son diferentes.


Auditorio Facultad de Química

Una bóveda sostenida por muros, y a la vez por las trabes inclinadas, hechas de concreto. Los muros por si mismos no serían capaces de sostener la bóveda, por lo que fue necesario añadir las vigas.




Jardín Botánico

Una bóveda que trabaja a compresión y tensión, tiene un anillo de compresión en la parte superior, que aparte de cumplir su función estructural, proporciona ventilación.
En la parte de abajo hay un anillo de tensión.  Las vigas que delimitan de forma espacial a la cúpula están cubiertas con láminas transparentes que permiten grandes cantidades de iluminación natural.




Los anteriores fueron los lugares visitados en el recorrido que se realizó el martes pasado, una excelente manera de mostrar varios tipos de estructuras cumpliendo diferentes funciones y de comprender de una forma más clara como es que trabajan.

Construccion de estructuras Tensegrity en clase


Durante la primera semana, se nos explicó como es que funcionan las estructuras Tensegrity.

Una estructura tensegrity es una estructura en autoequilibrio estable formada por elementos que trabajan a compresión (barras) y elementos que trabajan a tracción (cables). El equilibrio de esfuerzos es lo que proporciona estabilidad y rigidez a la estructura. Las barras no se tocan entre sí y están unidas por una red de cables que delimita la estructura.
El arquitecto Buckminster Fuller creó el término al unir las palabras tensional e integrity (integridad tensional).

La actividad que siguió a esto fue armar nuestras propias estructuras, con palitos de madera y ligas, usando los conocimientos que teníamos sobre Tensegrity. Algunos de los ejercicios se muestran a continuación: