Tensile Membrane Structure_ Diseño Experimental by Aurelio Espinoza

Taller Experimental III Tutor: Pablo Kobayashi 23 Enero 2018 Maestria en Diseño Avanzado Jose Aurelio Espinoza Moreno

Jose Antonio Morales Arriaga

Lucia Espinoza Medina

Carlos Perea García

Gibsy M. Estrada Calderón

Rosman Alejandro Rodríguez Cabrera

Christian Eugenia Hernández Ruiz

Miguel A. Ruvalcaba Sandoval

Contenido

Introducción

La evolución tecnológica ha permeado casi todos los sectores de la vida humana, no siendo el Diseño una excepción, pues a menudo éste se ve afectado por un constante proceso de cambio, adaptación y permutación.

1 Definición del Sistema Prototipo 1 Sistema de Fuerzas 2 Definición del Sistema Prototipo 2 y 2.1 Fuerzas Vectoriales Sistema de Fuerzas Disposición del Elementos a Compresión Funcionamiento del Sistema Constructivo Rigidización del Sistema Constructivo 3 Materiales y Herramientas 4 Rigidización del Sistema 5 Proceso Prototipo 1 (Descriptivo y Fotográfico) 6 Proceso Prototipo 2 (Descriptivo y Fotográfico) 7 Proceso Prototipo 2.1 (Descriptivo y Fotográfico) 8 Simulación Virtual 9 Conclusiones

Uno de los objetivos del presente trabajo es invertir la ponderación de la alta tecnología sobre tecnología de baja sofisticación, con la finalidad de trabajar materiales y procedimientos operados por reglas de sistema, que sugieren aleatoriedad en su resultado. De esta manera se propone el uso de un material que ha permitido evolucionar con el paso del tiempo y el desarrollo tecnológico, el concreto hidráulico, pues a pesar de haberse empleado desde hace varios siglos, en la contemporaneidad continúa siendo un material cuya exploración expone múltiples áreas de oportunidad, donde se generan nuevas posibilidades de diseño, paralelamente con la exploración de membranas textiles expuestas a tensión y procesos de form finding. Comúnmente, la arquitectura como disciplina se ve limitada muchas de las veces por diversos factores que la condicionan por su materialidad o funcionalidad. Este proceso pretende ser un estimulante que permita explorar el diseño desde una perspectiva no lineal, donde las reglas permean de abajo hacia arriba, donde se trabaja en equipo a partir de una inteligencia colectiva. Bajo este proceso se permite la emergencia, entendida ésta como aquellos fenómenos complejos que a partir de un sistema de reglas muy simples, que a su vez forman parte de un sistema aleatorio, impredecible o incontrolable. Aquello que emerge sin que el resultado sea la suma de sus partes. Así mismo se favorece el descubrimiento de problemas basados en el aprender haciendo. Transgrediendo el proceso de diseño desde una perspectiva rígida y estática. Es así como se enfoca más en el proceso, más allá del resultado; pues si el proceso es debidamente reflexionado y entendido, consecuentemente el resultado será de interés, dando paso al surgimiento de las formas como consecuencia del proceso, donde los valores estéticos han sido dejados de lado, para enfocarse en el rigor de los valores de los materiales, sus capacidades mecánicas, el procedimiento y las reglas. [ T M S ], es un proyecto de form finding, que se centra en el estudio del comportamiento de ciertos materiales, que al ser alterados por diversas variables, se exploran las posibilidades de los mismos en su máximo exponente. Como resultado se obtienen estructuras rígidas, capaces de permanecer en la intemperie y susceptibles de ser intervenidas o interactivas en un contexto determinado.

Sistema de Fuerzas 1.

Et Ec

Fc Ft Fc Ft d

[ 1 Definición del Sistema Prototipo 1.0 ]

d Ft

El sistema constructivo funciona a partir de la interacción de dos elementos: el primero, actúa como un componente a tensión (Et), por tener cualidades elásticas que le permiten deformarse (d) sin sufrir alteraciones drásticas; el segundo, se trata de un componente rígido sometido a esfuerzos de compresión (Ec) (en este caso se utilizaron arena negra y cilindros de concreto como elementos a compresión) al ejercer un esfuerzo dentro del cuerpo elástico (Fig. 1 y 2).

[TMS]

[2 Definiciรณn del Sistema Prototipo 2.0 y 2.1]

Fuerzas Vectoriales

Sistema de Fuerzas Et

Fc Ft

4. Ft

ó Fc Ft

Fc Ft

Mediante el lenguaje de los vectores y la aplicación de fuerzas, se intenta explicar en sentido conceptual, el sistema del protocolo desarrollado para la experimentación formal. Los elementos incluidos en el sistema, funcionan a partir de la acción de esfuerzos a tensión y compresión en las coordenanadas X, Y y Z.

El sistema constructivo funciona a partir de la interacción de dos elementos: el primero, actúa como un componente a tensión (Et), al tener cualidades elásticas que le permiten deformarse (d) sin sufrir alteraciones drásticas; el segundo, se trata de un componente rígido sometido a esfuerzos de compresión (Ec) al ejercer un esfuerzo dentro del cuerpo elástico (Fig. 1 y 2).

- Esfuerzo a tensión (Ft): fuerza opuesta que tiende a estirar un cuerpo, producida al someterlo a dos cargas de igual dirección, sentido contrario y divergentes. - Esfuerzo a compresión (Fc): fuerza que se opone a la compresión de un cuerpo, se produce al someter un cuerpo a dos cargas de igual dirección y sentido contrario y convergente

De esta manera, el sistema está conformado por la repetición de elementos rígidos, dispuestos en diferentes direcciones (X, Y y Z) que aumentan la cantidad de esfuerzos, al estar sometidos dentro de un mismo cuerpo a tensión (Fig. 3 y 4).

Fuente: Ortega, Manuel R. (1989-2006). Lecciones de Física (4 volúmenes). Monytex. Resnick, Robert & Krane, Kenneth S. (2001). Physics (en inglés). New York: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-32057-9.

[TMS]

Disposición de Elementos a Compresión

Funcionamiento del Sistema Constructivo z

z x, -y, z

-y

-x Ft Fc

Fc Ft

Fc Ft d

-x, y

Ft Fc Ft

Los elementos a compresión estan orientados en sentido perpendicular al eje X, sin ser paralelos entre si, debido a que cada uno de ellos tiene un ángulo de giro distinto y encontrarse a diferentes alturas. La disposición de estos elementos es aleatoria, de tal modo que no existe un patrón que rija en el sistema constructivo. Sin embargo la morfología obtenida dentro de este proyecto experimental responde a las cualidades propias de cada material y la resistencia de fuerzas a tensión y compresión en cada uno de los elementos que lo componen.

[TMS]

Fc Ft

El trabajo en conjunto de los elementos, permiten el funcionamiento del sistema constructivo donde la repetición aleatoria de las piezas a compresión (sobre el eje X) dentro de un elemento con cualidades elásticas, tiene como resultado un cuerpo compuesto que se deforma (d) debido a los esfuerzos a tensión (Ft) y compresión (Fc). La pieza flexible funciona como contenedor de los elementos a compresión, permittiendo su articulación y funcionamiento como un mismo sistema que distribuye las diferentes fuerzas a lo largo de todo el cuerpo.

[TMS]

[Materiales y Herramientas]

CEMENTO

ADITIVO

Costal de cemento de 50kg

Esferas de poliestireno expandido de densidad media. No. 7

Pala cuadrada

Tijeras

Arena negra, fina

Bastones circulares de madera de 110 cm x 2.54 cm

Serrucho

Cautín

Cerogrueso

Tela gruesa

Tirolera manual

Brocha

Marmolina

Tela tubular elástica

Aditivo Fester

Listones de triplay de 6mm

Fibra de vidrio

Malla Hexagonal de acero galvanizado

[TMS]

Carretilla

Guantes de látex

Pinzas

Cubeta de 19L

Agua

Cilindro de concreto

[TMS]

[ Rigidizaciรณn del Sistema ]

Tipos de Mezclas

Concreto: Preparación

Prototipo 1.0 Mezcla de Concreto a base de cemento, agua, arena, cerogrueso (sello), aditivo “festerbón”, fibra de vidrio. Aplicación manual con guantes de látex, capa de 20 mm de espesor. Malla de acero hexagonal, fronteras perimetrales de caobilla de 100 mm de altura X 6 mm de espesor, sujeciones con alambre recocido, aplicación de capa de festerbón con rociador casero (botella pet perforada). Mezcla de Concreto a base de cemento, agua, arena, cerogrueso (sello), aditivo “festerbón”, fibra de vidrio. Aplicación manual con guantes de látex, capa de 30 mm de espesor. Acabado Final logrado con llana de madera casera (sección de caobilla) y requemada de cemento esparcido sobre superficie.

Agregar 60ml de aditivo Fester (Plastificante) a la mezcla y revolver con una pala cuadrada todos los materiales hasta obtener una pasta homogénea

[TMS]

ICA NT

Agregar 25gr de fibra de vidrio

STIF

Prototipo 2.1 1a.- Lechada de concreto, a base de cemento Portland gris ordinario, aditivo festerbón fibra de vidrio y agua. Aplicación manual con guantes de látex y brocha sintética de 3”, capa de 2 a 3 mm de espesor. 2a.- Lechada de concreto, a base de cemento Portland gris ordinario, aditivo festerbón fibra de vidrio y agua. Aplicación manual con guantes de látex y brocha sintética de 3”, capa de 2 a 3 mm de espesor. 3a.- Mezcla de concreto, a base de cemento Portland gris ordinario, aditivo festerbón fibra de vidrio, arena negra fina y agua. Aplicación manual con guantes de látex y brocha sintética de 3”, formando una capa de 10 a 20 mm de espesor. 4a.- Mezcla de concreto, a base de cemento Portland gris ordinario, aditivo festerbón fibra de vidrio, marmolina (mármol triturado) del No.2 y agua. Aplicación manual con guantes de látex y brocha sintética de 3”, formando una capa de 10 a 20 mm de espesor.

Verter una cubeta de agua a la mezcla de arena con cemento PLA

Prototipo 2.0 1a.- Lechada de concreto, a base de cemento Portland gris ordinario, aditivo festerbón fibra de vidrio y agua. Aplicación manual con guantes de látex, capa de 2 a 3 mm de espesor. 2a.- Mezcla de concreto, a base de cemento Portland gris ordinario, aditivo festerbón fibra de vidrio, arena negra y agua. Aplicación manual con tirolera galvanizada, formando una capa de 15 a 20 mm de espesor. 3a.- Mezcla de concreto, a base de cemento Portland gris ordinario, aditivo festerbón fibra de vidrio, arena negra fina y agua. Aplicación manual con guantes de látex y brocha sintética de 3”, formando una capa de 10 a 20 mm de espesor. 4a.- Mezcla de concreto, a base de cemento Portland gris ordinario, aditivo festerbón fibra de vidrio, marmolina (mármol triturado) del No.2 y agua. Aplicación manual con guantes de látex y brocha sintética de 3”, formando una capa de 10 a 20 mm de espesor.

Mezclar 1 1/2 bultos de cemento con 6 cubetas de arena (cerogrueso o marmolina según mezcla requerida)

Materiales y Herramientas

CEMENTO ADITIVO

Arena

Agua

Fibra de vidrio

CementoA

[TMS]

ditivo Fester

Pala cuadrada

Cubeta 19lts

Proporciones y mezclas | Lechada de concreto

CEMENTO

+ +

CEMENTO

Agua

Agua Cemento

Cemento Arena

Fibra Fibra de de vidrio vidrio

10 lts

lts 110Bote

kg 25Botes

120g 200g

Porciones Requeridas: Prototipo 2.0: Prototipo 2.1:

1 Porción 2 Porciones

Proporciones y mezclas | Mezcla de arena

ADITIVOADITIVO

AditivoAditivo FesterFester

200ml 300ml

CEMENTO

Cemento

Arena

Fibra de vidrio

10 lts

1 Bote

2 Botes

200g

2 Porciones 4 Porciones

ADITIVO

Aditivo Fester

300ml

(X2) (X4) Revolvedora mecánica

Cubeta Plástica de 19 lts

Agua

Porciones Requeridas: Prototipo 2.0: Prototipo 2.1:

(X1) (X2)

Cubeta Plástica de 19 lts

Procedimiento de elaboración: Se vierte el agua en una cubeta de 19 lts, se adicionan lentamente los materiales, hasta generar una mezcla homogénea y plastificante (maleable) apoyados con una agitador de madera.

Procedimiento de elaboración: Se vierte en la revolvedora, el cemento, posteriormente se agrega el arena y el agua para generar una mezcla homogénea, seguido se adiciona el aditivo festerbón y la fibra de vidrio hasta crear una pasta maleable.

[TMS]

Proporciones y mezclas | Lechada de concreto

CEMENTO

Proporciones y mezclas | Lechada de concreto

Agua

Cemento

Marmolina

Fibra de vidrio

Aditivo Fester

10 lts

1 Bote

2 Botes

200g

300ml

Porciones Requeridas: Prototipo 2.0: Prototipo 2.1:

ADITIVO

Agua

10 lts

CEMENTO

2 Porciones 4 Porciones

(X2) (X4) Cubeta Plástica de 19 lts

Cemento

Arena

Cerogrueso

Fibra de vidrio

1 Bote2

Botes

2 Botes

250g

Porciones Requeridas: Prototipo 2.0: 4 Porciones Primera Capa (encofrado)

Revolvedora mecánica

ADITIVO

Prototipo 3.0: 6 Porciones Segunda Capa (colado)

ADITIVO

Aditivo Fester

400ml

(X4) (X6) Revolvedora mecánica

Cubeta Plástica de 19 lts

Procedimiento de elaboración: Se vierte en la revolvedora, el cemento, posteriormente se agrega la marmolina y el agua para generar una mezcla homogénea, seguido se adiciona el aditivo festerbón y la fibra de vidrio hasta crear una pasta maleable.

[TMS]

Rigidización del Sistema

Después de haber definido la disposición de los elementos rígidos y la membrana flexible, se preparan mezclas de mortero y concreto para extenderlo en capas sobre la superficie del cuerpo, y así poder obtener un elemento rígido. La mezcla se aplica con la mano en la superfice de la membrana exterior; debido a que, por sus cualidades flexibles, sufre deformaciones al ejercer un peso o fuerza mayor a su resistencia (Fig.1). En algunas ocasiones y cuando la rigidez de la sueprfiecie lo permite, se puede aplicar la mezcla con brocha de cerdas sueves. La capa de concreto se distribuye por toda la pieza hasta cubrirla en su totalidad; y así, después de su solidificación, se podrá continuar con el siguiente recubrimiento para otorgarle una mayor rigidez (Fig.2).

[TMS]

Se debe esperar por lo menos un dia entre capa y capa para no debilitar la estrcuctura, ya que si se humedece la capa antes de que se encuentre seca la superfiecie tenderá a colgarse y perder la rigidez obetnida. Finalmente, despúes de la colocación de varias capas de mezcla, a diferentes proporciones según la etapa del proceso, sobre la superficie del cuerpo, se obtiene una pieza de mayor rigidez donde los elementos inciales quedan ahogados dentro del cascarón de concreto.

[TMS]

4.1 [Proceso Prototipo 1]

Membrana de tela, tensada en diferentes puntos

Colocación de concreto para la solidificación de la estructura

Implementación de fuerzas externas para la deformación de la membrana.

Implementación de frontera y última capa de concreto.

Para la elaboración del ejercicio_01, se busca el desarrollar una pieza de concreto monolítico donde el sistema constructivo de esta se baso en la intuición y experimentación previa, a través de una especulación controlada, donde los recursos utilizados permitieron el tener varios resultados entendiendo a la par cada uno de los sistemas obtenidos con la especulación y experimentación, siguiendo los parámetros establecidos en un principio y el desarrollar una estructura que respondiera a un uso en el espacio publico para actividades lúdicas. Para lograr lo anterior se implemento una membrana que su composición y materialidad nos permitiera el experimentar a través de la especulación, por ello se emplea tela de pants que de acuerdo a su materialidad permitía la manipulación de esta. La principal característica que dicha membrana debía cubrir es su elasticidad y resistencia a la tensión que se le pudiera imprimir en cualquier punto de su longitud. Además esta membrana requería de poder recibir fuerzas que ocasionarían una deformación sin dañarla y el tener como resultado un sistema donde las fuerzas y los tensores son los actores principales para el desarrollo de la pieza.

Deformación de la membrana_ bajo las condicionantes técnicas y geométricas explicadas y ante el entendimiento de las mismas se procede a desarrollar un sistema modelando la membrana donde las fuerzas aplicadas a esta son las que van definiendo las forma del sistema. Para lograr la geometría del sistema se implementa la aplicación de fuerzas en sentido vertical a través de cuerpos que permitan el generar la deformación del plano horizontal, los cuales se van colocando sobre la membrana en un eje Y negativo y positivo, lo que genera un puntos, de igual manera se coloca por debajo de la membrana elementos que la elevan. La aplicación de dichas fuerzas y la materialidad de la membrana permitió el tener distintos acercamientos geométricos concluyendo en un elemento donde la geometría permitiera el poder cumplir con los objetivos y condicionantes establecidas en un principio.

[TMS]

Aplicación de la primera capa de concreto_ una vez definido el sistema se prosigue a implementar una primera capa de concreto sobre la membrana y el sistema establecido. Donde la función de la primera capa es ir rigidizando la estructura a manera que se cree un cascaron muy ligero y que no se venza la membrana de tela. Primeramente se esparce por toda la membrana una capa ligera de concreto, buscando que la fuerza que se imprime en este proceso no modifique el sistema y que la consistencia del concreto sea la adecuada para cumplir su función de cascaron para una aplicación adecuada de las capas posteriores. De igual manera en la aplicación de esta capa se pudo observar que algunos puntos quedaban débiles debido a la forma que el sistema definió en su manipulación, lo que ocasiono que estos puntos sufrieran de algunas imperfecciones y que se pensó que a la aplicación de las próximas capas serían cuestionables para la estructura.

Junta fría_ una vez ya aplicada la primera capa de concreto se procede a colocar una junta fría para poder poner otra capa más sobre la pieza e ir logrando la rigidez de esta.

[TMS]

Para esto se coloca festerbon sobre la primera capa de concreto, se esparce sobre toda la pieza para posteriormente colocar una nueva capa de concreto con la finalidad de ir rigidizando la pieza.

Refuerzo_ pensando que esta pieza tendrá un uso lúdico en algún espacio público es necesario el reforzarla para que soporte cualquier fuerza externa que se le pudiera aplicar. Para eso se implementa sobre la pieza alambre recocido, junto con malla de gallinero, las cuales cumplirán la función de reforzarla. La aplicación que se tuvo de estos dos elementos fue el colocar la malla de gallinero sobre los puntos que se creían frágiles y de igual manera que esta respondiera a la forma de la pieza, para posteriormente el entretejer en esta alambre recocido y lograr una mayor adherencia a la pieza pero también que le diera resistencia.

[TMS]

Última capa de concreto_ una vez que se coloco el refuerzo se procede a colocar una última capa de concreto y su acabado final. Para esto fue necesario el colocar en la periferia de la pieza una frontera, para este caso se implemento tiras de MDF ya que debido a su materialidad permitían en que estas tuvieran un comportamiento flexible y se acoplaran a las curvaturas que presentaba la pieza. las cuales a su vez fueron delimitadas con cilindros de concreto para lograr retener el concreto de la última capa y así poner obtener la forma final de la estructura.

[TMS]

[Proceso Prototipo 2]

Bastones circulares de madera marcados a la mitad para proceder a su corte

Corte de bastones circulares de madera

Perforación de esferas de poliestireno

Exploración de forma mediante la tensión de la membrana Tensión de membrana textil mediante la inserción de textil bastones de madera

Exploración de forma mediante la tensión de la membrana textil

Bastones de madera con esfera de poliestireno en los extremos

Colocación de bastones de madrea al interior de la membrana tubular textil

Interior de membrana tubular textil tensada con bastones de madera

Definición de forma para ser rigidizada mediante la aplicación de concreto

Revisión de puntos de tensión y flexión con la estructura apoyada en el piso

Exploración inicial _ El prototipo 2.0 se comienza con la definición del sistema mediante la determinación de las fuerzas a las que estará sometido el cuerpo del prototipo, bajo ciertos criterios de realizar la exploración con el principio de form finding, se eligen los materiales que servirán para la construcción del sistema. Se decide utilizar una tela tubular, la cual sera el envolvente del elemento a construir, porsteriormente se decide tensar la membrana textil insertando elementos de madera (bastones de madera) al interior, para lo cual, se colocan esferas de poliestireno fijadas con tela adhesiva a los extremos, esto para evitar que la membrana textil sufra rasgaduras y pierda tensión.

Form Finding_ Una vez colocados los bastones de madera al interior de la membrana textil, los cuales definirán la forma del cuerpo, se procede a la exploración form findig, realizando acomodos aleatorios con cinco bastones de madera, se observa que mediante el acomodo de los bastones de manera ortogonal se puede generar una estructura autoportante. Despues de varias exploraciones en el movimiento de los bastones al interior del tubo textil, se define la forma del sistema final, el cua sera rigidizado posteriormente mediante la aplicación de concreto en la sueprficie.

[TMS]

Membrana tubular textil con bastones de madera al interior, Membrana tubular textil con bastones de madera al interior, Membrana textil tensada en diferentes puntos sin tensión en los etremos de membrana con tensión en los etremos de membrana

Preparación de la primera mezcla

Aplicación de la primera capa de concreto en superficie de Primeras muestras de rigidez de la estructura al fraguar membrana humedecida con agua al mezcla

Bastones de madera al interior de la membrana textil tubular que sirven como apoyos y elementos de tensión

Exploración en la aplicación de la mezcla

Colocación y tensión de estrctura_ Posteriormente se lleva la membrana textil con los bastones ya colocados al interior para colocarse en el lugar de disposisción final. Se tensa la estrcutra con piola amarrada a sus extremos, para asi garantizar firmeza y el menor movimiento posible mientras se aplica la mezcla en la superficie, con la cual se espera que la estructura quede rígida al fraguar.

Se procede con la preparación de la mezcla. Se aplica en algunas áreas directamente con la mano y en algunas otras con la ayuda de una brocha. Se observa que la fuerza que se ejerce con la mano es mejor controlada que aplucando con brocha, por lo que se prefiere aplicar con la mano en las superficies que presentan menos tensión para disminuir el riego de flexión de la tela.

[TMS]

Prototipo 2 al termino de la aplicación de la primera capa de concreto

Aplicación de fester bond

Aplicación de la segunda capa de concreto utilizando una tirolera manual

Flexión por peso de mezcla en superficies menos tensadas Prototipo 2 al termino de la segunda capa de concreto

Textura rugosa obetenida con el lanzamiento de concreto con tirolera manual

Preparación del cuerpo para la aplicación de la tercera capa de concreto

Aplicación de fester bond para recibir la tercera capa de concreto

Colocación de concreto sobre la superficie

Colocación de elementos de apoyo en aristas debilitadas del prototipo 2.0

Apoyo debilitado por peso de concreto

Giro de pieza para la aplicación de concreto y cambio de apoyos

Aplicación de concreto en superficies debilitadas

Para la aplicación de la segunda capa de concreto se esperan mínimo 24 horas para el fraguado de la primera capa, se humedece la superfiecie con agua y posteriormente se aplica fester bond diluido con agua. Para la aplicación de la segunda capa de cocreto en el prototipo 2 se utilizo una tirolera manual lo cual genero una textura rugosa en la superficie y ayudo a no generar presión sobre la pieza al no ejercer fuerza sobre la tela como se genera con la brocha o la mano.

Para la colocación de la tercera capa de concreto se espero por 24 horas después de la aplicación de la segunda capa. Previo a la aplicación de la tercera capa se humedecio la pieza y se aplico fester bond diluido con agua, posteriormente se procedio a la aplicación del concreto. Se identificaron las partes debilitadas de la estructura para posteriormente reforzar con mezcla mas gruesa y colocar apoyos en los elementos flexionados.

[TMS]

Aplicación de la cuarta capa de concreto

Aplicación final de mezcla fina sobre la superficie del prototipo 2.0

Rigidización del prototiopo 2.0

Colocación de hilos para referenciación de aristas para la digitalización del prototipo

Aplicación de capa de concreto fino

Curado de la superficie del cuerpo del prototipo 2.0

Al tener ya una superficie rigida mediante las capas de concreto aplicadas durante el proceso, se decide aplicar una ultima capa con mezcla fina para diminuir la rugosidad de la superficie del cuerpo del prototipo 2.

[TMS]

[Proceso Prototipo 2.1]

Segunda exploración formal del prototipo 2 formado de 7 Vista superior de la segunda exploración formal del cuerpo. Tercera exploración formal suspendida del cuerpo formabastones circulares con sus respectivas esferas de poliestido por 10 bastones circulares de madera. reno a los extremos como elementos de tensión.

Vista interior del cuerpo. Los bastones circulares de madera permiten la tensión del elemento en todo su trayecto.

Bastón circular de madera fracturado debido a la tensión ejercida por la membrana una vez colocado en el interior de la misma. En los extremos se observan las esferas de poliestireno fijadas con cinta plástica reforzada.

Tensión de la membrana en uno de los extremos a un elemento fijo, un árbol. Se utilizó una piedra para dar cuerpo a la membrana y asegurar el amarre con tensión.

Prototipo 2 en forma y ubicación definitivas, listo para la primera lechada de concreto.

Vista posterior del cuerpo formal

Elementos de apoyo utilizados para la tensión de 6 puntos Preparación de la trayectoria del cuerpo para su digitalien los extremos de la membrana tubular. Se hizo uso de zación. una piedra para dar cuerpo a la membrana y asegurar su amarre a tensión a través de la piola.

Vista lateral del cuerpo. Se observan los elementos auxiliares empleados para la tensión de la membrana.

Se ubicaron puntos en las esferas de poliestireno de los bastones circulares para la proyección de los nodos en x, y, así como su distancia en z.

Se realizó una segunda exploración del sistema con la tela tubular elástica para el prototipo 2. El cuerpo se formó de 7 bastones circulares de madera con sus respectivas esferas de poliestireno generando un elemento flexible de grandes dimensiones. Las primeras exploraciones se hicieron con la ubicación de los elementos de tensión de manera aleatoria, en un proceso form finding, sin intención definida más que lograr la tensión del elemento en su complejidad. En una siguiente exploración se decidió realizar un procedimiento más riguroso, en donde cada uno de los elementos de tensión fueran colocados a distancias específicas y, de ese modo, lograr la homogeneidad en la tensión de la membrana. En una tercera exploración formal el cuerpo fue suspendido, utilizando como elementos fijos de carga y tensión, dos árboles. Si bien el elemento formalmente era interesante, en un análisis posterior se concluyó en la imposibilidad de llevarla durante todo el proceso por cuestiones de trabajo del mismo elemento.

El cuerpo definitivo se realizó en base a la ubicación de los elementos de tensión de manera aleatoria, en un proceso de intuición para el posible funcionamiento de la pieza una vez terminada como mobiliario urbano dentro de las instalaciones de la Facultad de Arquitectura de la UMSNH. Se hizo uso del mobiliario fijo existente para la tensión del cuerpo de grandes dimensiones en los cuatro extremos de la tela tubular y de cilindros de concreto como elementos auxiliares. El prototipo 2 está formado con la tela tubular elástica como membrana del cuerpo final y de 11 bastones circulares de madera en su interior como elementos de tensión y extensión de la misma. En el centro de cada una de las esferas de poliestireno, ubicadas en los extremos de los bastones circulares, se colocó un alfiler o tachuela para la sujeción de un hilo como eje para la ubicación de cada uno de los puntos en x,y,z dentro de la trayectoria generada por el elemento en su complejidad y de este modo realizar la simulación digital del mismo.

[TMS]

Proceso de aplicación de la primera lechada de concreto en la sección derecha del cuerpo.

Proceso de aplicación de la primera lechada de concreto Cuerpo cubierto con la primera lechada de concreto. en la segunda sección del cuerpo y en las partes inferiores.

Preparación del cuerpo para la aplicación de la segunda lechada de concreto.

Proceso de aplicación de la segunda lechada de concreto en el cuerpo previamente preparado el elemento.

Proceso de aplicación de la segunda lechada de concreto en todo el elemento con la continua aplicación de festerbond diluido en agua.

Perspectiva del cuerpo una vez aplicada la primera mano en su totalidad.

Vista lateral de los elementos de tensión ubicados en el interior de la membrana y con la primera capa de lechada.

Prototipo 2 después de la aplicación de la segunda lechada de concreto.

Vista lateral del cuerpo en donde se observan los elementos de tensión ubicados en el interior de la membrana.

Vista lateral del elemento en su proceso de secado.

Una vez preparado el cuerpo formalmente se procedió a la aplicación de la primera lechada de concreto. Previo a la lechada se mojo la tela tubular elástica permitiendo de este modo una mayor adhesión de la mezcla y una mejor aplicación de la misma. La lechada de concreto se realizó a base de cemento Portland gris ordinario con aditivo de festerbond e hilo cortado de fibra de vidrio y agua. La aplicación a la pieza se realizó de manera manual con guantes de látex formando una capa de 2 a 3 mm de espesor dependiendo de la ubicación, la parte inferior es una capa más delgada. La lechada una vez secada, presentaba una apariencia uniforme, sin mayor complicación para posteriormente proceder a la segunda aplicación de lechada de concreto 24 horas después.

Para la segunda capa de lechada de concreto se utilizó cemento Portland gris ordinario, aditivo festerbond con hilo cortado de fibra de vidrio y agua. La aplicación fue realizada de la misma manera que la primera, guantes de látex y brocha sintética de 3” formando una capa de 2 a 3 mm de espesor dependiendo nuevamente del lugar. En esta ocasión se hizo notorio que hubo zonas de la parte inferior que no tenía la primer lechada debido a la complejidad de la aplicación, sin embargo, en esta segunda mano se dedicó más tiempo y cuidado en esta zona de la pieza. Previa a la aplicación de la lechada y durante todo el proceso de la misma, se mojó el cuerpo con festerbond diluido en agua para una mayor adherencia de la nueva capa. Una vez secada la segunda capa se presentaron desprendimientos entre capa y capa, pero solo en algunos puntos específicos que no representaron mayor problema y que fueron tratados con mayor cuidado en la aplicación de la mezcla de concreto.

[TMS]

Curado de pieza para proceder a la aplicación de concreto Proceso de aplicación de la primera mano de mezcla de concreto una vez preparado el elemento. .

Revisión del elemento y recubrimiento con mezcla de concreto en faltantes.

Bastón circular de madera expuesto debido a la fractura de la esfera de poliestireno por la carga generada por el concreto aplicado en la membrana.

Deformación de la membrana causada por la carga aplica- Movimiento de la esfera de poliestireno ubicada en el da con el concreto en puntos específicos del elemento. interior de la membrana debido a la carga aplicada por el concreto generando una deformación en el cuerpo.

Una vez secada la segunda lechada de concreto se procedió a la preparación de la pieza por medio de festerbond diluido en agua para la aplicación de la mezcla de concreto y así lograr cuerpo en el elemento y que pueda cumplir su función como mobiliario urbano. La mezcla de concreto se realizó a base de cemento Portland gris ordinario con aditivo festerbond, hilo cortado de fibra de vidrio, arena negra fina y agua. La aplicación se realizó de manera manual con guantes de látex y brocha sintética de 3”, formando una capa de 10 a 20 mm de espesor, en la parte inferior es una capa más delgada por cuestión de adherencia. Se realizaron dos capas con la misma base y proporción con 24 horas de diferencia entre cada aplicación. El cuerpo en la primera aplicación empezó a tener complicaciones debido a la carga del material en la membrana, sufriendo deformaciones en la parte inferior, así también una lesión ya que uno de los bastones circulares de tensión ubicado al interior de la pieza fracturo la espera de poliestireno y la membrana, quedando expuesto, sin embargo, para la segunda mano de mezcla se decidió dejar el elemento como testigo, pero se reforzó la zona. Una vez fraguado el concreto, el cuerpo presenta una mayor rigidez, sin embargo no parece presentar la fuerza suficiente como para ser usada libremente. Para tal caso, se ha concluido que el elemento necesita de una tercera aplicación para su terminación. 54

[TMS]

[ Simulaciรณn Virtual Prototipo 1.0 ]

[TMS]

[ Simulaciรณn Virtual Prototipo 2.0 y 2.1]

[TMS]

Nube de Puntos

Mediante el mapeo formal de los nodos encontrados en el prototipo real, se identifica la morfologĂa bĂĄsica determinada por un sistema de coordenadas en los ejes X, Y y Z, tomando como referencia un cuadrante generado sobre la superficie cercana a la pieza de estudio. Los puntos obtenidos se utilizaron como guĂa para realizar un acercamiento a la forma generada en el prototipo real.

[TMS]

Elementos de Tensión

Bastones de Tensión

Al identificar los puntos correspondientes a los vectores que realizan el esfuerzo interior sobre la tela, se unen pares mediante líneas, las cuales al unir el punto a con el punto b de los vectores logran simular la primera etapa del material utilizado en el prototipo real.

La determinación de la estructura interna y los puntos de sujeción del prototipo real, permiten en el modelo generar con medidas de escala real, los bastones de madera unidos a las esferas de poliestireno, lo cual permite realizar una comparación constante con del modelo virtual con el prototipo real.

[TMS]

Elementos a Compresión

Comparación

Para utilizar un modelo de tela cerrada acorde a la tela empleada en el ejercicio, se genero una superficie en forma de tubo, la cual emula las medidas de la tela real, esta superficie permite generar una malla con N numero de nodos, los cuales facilitaran la unión de la nube de puntos con los puntos de intersección de la malla, generando nodos de aplicación de fuerza.

A la par de la preparación de los elementos que permitiran realizar la simulación de tensegridad, se continu an haciendo comparaciones constantes, entre los elementos que se acercan al modelo físico y la simulación virtual. en este caso se sobreponen los bastones a la forma de la tela, para observar paridad en el proceso.

[TMS]

Aplicación de Atributos y Fuerzas

Simulación

Kangaroo Physics, en la plataforma de Grasshopper permite realizar la simulación del trabajo que realizara una tela elástica tendiente a esforzarse en forma de compresión sobre los bastones. La simulación está definida por la nube de puntos obtenida del prototipo real, y la malla creada para intersectar sus nodos con los puntos de la nube.

Simulación final

[TMS]

Conclusión Trabajar a partir de componentes simples para configurar sistemas de mayor complejidad, permitió indagar sobre una metodología en el proceso de diseño, que posibilita la interacción con diversos elementos y reglas de sistema que determinan el resultado. En los procesos de diseño de cualquier objeto debe estar presente la idea de emergencia como un sistema de reglas simples para crear estructuras complejas y sofisticadas, la cual toma fuerza si pensamos que la solución de la forma no debe estar condicionada a juicios de valor si no en el proceso de diseño. En este sentido el proceso como parte de la experimentación es un aliado para la generación de estas estructuras y no predeterminar una solución meramente formal. El presente proyecto busca emplear materiales base como el concreto presentan excelentes cualidades para la exploración de proceso de form finding. cia y la meticulosidad deben de ser fundamentales. Es interesante observar que se ante estos procesos de exploración y ante los resultados obtenidos, incluso

hidráulico y membranas textiles, pues Por esta razón, el rigor, la persistenla lógica parece ampliarse o fracturarcuando intervienen múltiples variables.

En los tres casos trabajados, se aprovecharon diversas herramientas y materiales con la finalidad de buscar soluciones a las lógicas y comportamientos de los mismos, las cuales fueron implementadas de diferentes maneras, lo que llevó a experimentar con varios procesos que concluyeron en diferentes productos. Teniendo oportunidad de interpretar la reacción de cada uno de estos sistemas aplicados junto con los procesos de diseño elegidos ante los resultados obtenidos en los diversos prototipos. De esta manera, se permitió implementar algunos sistemas y observar el producto final de los prototipos, pues se llegó a cuestionar desde el proceso de diseño, los materiales empleados con la posibilidad de cambiar y mejorar alguno de los componentes, de los prototipos y el perfeccionamiento del sistema. Por todo lo anterior, se concluye que las estructuras emergentes responden a diversas circunstancias dependiendo del sistema y la técnicas aplicadas, lo que lleva a procesos de diseño donde la búsqueda de soluciones “fuera de la caja” como diseñadores y/o arquitectos pueden dar resultado a la mejora e innovación de un objeto a través de la experimentación donde la mejor metodología es la ignorancia que va construyendo un argumento al “aprender haciendo”.