ICD - ITKE RESEARCH PAVILION 2011 - UNIVERSITÄT STUT TGART GABRIELA PALACIOS // DANIELLA CAILLAUX
TF_5
+ MODELO
CASO DE ESTUDIO
CASO DE ESTUDIO
Ficha técnica del proyecto
7-8
Criterios de selección y análisis conceptual
índice
5-6
9 - 10 11 - 12
Variables paramétricas
Rhinoceros, Grasshopper, Kangaroo.
Sistema estructural
EXPLORACIÓN PARAMÉTRICA
CASO DE ESTUDIO
Estructura baja, superior y uniones..
13
14
Materialidad
Materiales usados.
Proceso constructivo Paso a paso.
15 - 16
Imágenes - referencias
19
Evaluación paramétrica del modelo.
20 21
Proceso de elaboración concepto del modelo parametrado.
Programación y pasos del modelo.
22
Propuesta: fotomontaje aplicación a la realidad.
CASO DE ESTUDIO
RESEARCH PAVILION 2011 Ubicación: Universidad de Stuttgart, Stuttgart, Alemania. Arquitecto: ICD - ITKE Fecha: 2011 Debido a su características morfologicas un equipo multidisciplinar compuesto por científicos, arquitectos, informáticos y estudiantes pertenecientes a Instituto de Diseño Computacional (ICD) y el Instituto de Estructuras de Construcción y Diseño Estructural (ITKE), junto con los estudiantes de la Universidad de Stuttgart, (Alemania), se inspiraron en su para, a partir de un modelo previamente computerizado, construir la
estructura del ITKE Research Pavilion. Una innovación particular consiste en la posibilidad de extender efectivamente los principios reconocidos en biónica y el rendimiento en relación con una gama de diferentes geometrías a través de procesos de cálculo, que se demuestra por el hecho de que la compleja morfología del pabellón podría ser construido exclusivamente con hojas muy delgadas de madera contrachapada (6,5 mm) de espesor.
“Solo el parametricismo puede organizar y articular adecuadamente los montajes sociales contemporĂĄneos al nivel de complejidad necesario para la actualidad.â€?
Patrik Schumacher
Oliver David Krieg. Recuperado de http://www.oliverdavidkrieg.com/?p=667
CRITERIOS DE SELECCIÓN CARACTERÍSTICAS DEL CASO DE ESTUDIO
ESTRUCTURA
FORMA
CONSTRUCTIVIDAD
TEXTURA
COMPATIBILIDAD CON EL OBJETO DE ESTUDIO
vs.
Hexágonos Curva en forma de cúpula
Uniones
Porosa (por dentro), lisa (por fuera)
Estructura en base a paneles hexagonales unidos por un dentado (superficie continua)
Estructura en base a superficie continua con hexágonos en el caparazon y a uniones en articulaciones (patas)
Curvatura natural en toda la superficie con porosidad.
Curvatura en el caparazón com cúpula con poros.
ANÁLISIS CONCEPTUAL ¿POR QUÉ
el material? Madera para una estructura ligera y desmontable, considerando que es un pabellón temporal.
Permite la modulación de los paneles y las uniones entre ellos.
[1] Oliver David Krieg. Recuperado de http://www.oliverdavidkrieg.com/?p=667
la forma y estructura? Se utilizó el erizo de mar como referente en la estructura y forma del pabellón, ya que se quería lograr un sistema modular que permitiera un alto grado de adaptabilidad y rendimiento debido a la diferenciación geométrica de sus componentes de placa y articulaciones [1] y este lo tenía por natraleza en su estructura. El escarabajo, objeto de estudio, se presta para comparaciones similares.
VARIABLES PARAMÉTRICAS RHINOCEROS, GRASSHOPPER, KANGAROO
HERRAMIENTAS Y PROCESO DE DISEÑO Paso a paso de la principal herramienta de diseño usada para el modelo final de todo el proceso de búsqueda de forma. Es capaz de implementar, de antemano, no solo los principios y restricciones que se desarrollaron en el campo de la biomímesis, fabricación y comportamiento del material, sino tambien las intenciones arquitectónicas y cualidades espaciales. [2]
GRASSHOPPER RHINOCEROS 6.0 KANGAROO
1
Diseño de malla hexagonal con componente voronoi, en Grasshopper.
2
Se transforma a superficie.
3
Levantamiento con puntos de curvatura del pabellón.
VARIABLES PARAMÉTRICAS
Heterogeneidad: los tamaños de las células no son constantes, sino que se adaptan a la curvatura y las discontinuidades locales.
Módulos inferiores de menor tamaño debido a que soportan la carga y resisten mayor compresión.
Anisotropía: el pabellón es una estructura direccional. Las celdas se estiran y se orientan según las tensiones mecánicas.
Módulos superiores con mayor amplitud y ligeresa. parametrizacion de diversos tamaños.
Material anisótropo
Jerarquía: el pabellón está organizado como una estructura jerárquica de dos niveles.
2
SEGUNDO NIVEL Las células en la parte superior son más grandes, y su sistema de montaje se sotiene con una simple conexión con tornillos.
1
PRIMER NIVEL Las dentaduras encajadas se pegan entre sí, los módulos o células son mucho más pequeños y numerosos, generando mayor resistencia.
4
Se crea la superficie del pabellón
Estructura y emplazamiento final del proyecto.
9
5
Proceso de levantamiento con el patrón hexagonal de Grasshopper, adpatándose a la forma curva del proyecto, geenrando espacios interiores, aberturas y entradas. Aún no se define la forma final.
Alteración (con number slider y population) de la altura y tamaño de los módulos
8
[2] ICD / ITKE Research Pavilion 2011 - Design Tool. Recuperado el 28 de abril de: https://vimeo.com/73707953 [3] ICD/ITKE Research Pavilion 2011. Recuperado el 29 de abril de: http://www.oliverdavidkrieg.com/?p=667
Geometrización final de los paneles en la forma.
7
Adaptación de espacio interior con el tamaño aproximado del proyecto.
6
SISTEMA ESTRUCTURAL ESTRUCTURA BAJA, SUPERIOR Y UNIONES
LA EVOLUCIÓN DE LA ESTRUCTURA
DATOS
INGENIERÍA INVERSA: ESTRUCTURA La estructura es la forma en sí misma, y las uniones en esta son usadas al mínimo. Un total de 850 componentes geométricos diferentes. [4] Necesitó de anclaje al suelo para poder resietir corrientes de aire fuertes. [5]
Arcos que intersectan en puntos
Arcos
Puntos generan más arcos interiores
Aplicación de malla hexagonal
Creación de la superficie
Células formadas por planchas de madera contrachapada unidas por encajes dentados. ESTRUCTURA MODULAR DE DOBLE CAPA
ORGANIZACIÓN ESPACIAL
MÓDULOS HEXAGONALES
MÉTODO DE UNIÓN
MACRO
MESO
MICRO
LISA
#1
PRINCIPAL
ANÁLISIS ESTRUCTURAL Compresión
Las uniones son más repetitivas, los módulos son más pequeños y hay mayor cantidad de ellos. Las uniones se aseguran con pegamento.
#2
SECUNDARIA
POROSA
Zonas donde no actúa ningún esfuerzo. En los bordes, donde están las uniones dentadas, se genera compresión. 0.5
Áreas donde actúa la tensión de las placas.
Las uniones son más escasas y unidas con tornillos y compresión entre los módulos. Células de mayor tamaño, mejor apreciadas desde una vista superior.
[6] Tensión
[4] Amazing Bionic Research Pavilion Explores the Sand Dollar’s Skeleton Morphology (traducido). Recuperado el 28 de abril de: https://inhabitat.com/amazing-bionic-research-pavilion-explores-the-sand-dollars-skeleton-morphology/ [5] ITKE Research Pavilion 2011 – Precedence Study 01. Recuperado el 28 de abril de: https://jcpteam.wordpress.com/2013/03/26/icd-itke-research-pavilion-2011-precedence-study-01/ [6] ICD/ITKE RESEARCH PAVILION 2011 / UNIVERSIT Y OF STUT TGART (traducido). Recuperado el 29 de abril: http://www.formakers.eu/project-137-university-of-stuttgart-icditke-research-pavilion-2011 [7] ICD/ITKe Research Pavilion 2011. Recuperado el 29 de abrill de: http://icd.uni-stuttgart.de/?p=6553
SISTEMA DE MONTAJE: UNIONES
1 2 3
Las placas de madera y las uniones encajadas y dentadas de cada célula fueron hechas por medio de un sistema robotizado de fabricación de la universidad. Empleando rutinas de programación personalizadas, se pudo dar una base para la generación automática del código de la máquina (NC-Code), usado para el control de un robot industrial de 7 ejes. [7] A
Producción de más de 850 componentes geométricamente diferentes, así como más de 100 000 uniones dentadas.
A
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[8]
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Líneas de corte que sigue el robot computarizado para armar las uniones con precisión.
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Las placas siempre se unen con 3 bordes en un solo punto, un principio que permite la transmisión de fuerzas entre las juntas pero ningún momento flexible, resultando en una estructura que, deformable, soporta rodamiento de flexión. [6]
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Luego de ser cortadas por los robots, las uniones con pegamento y tornillo fueron puestas a prueba, y sus resultados, incluidos en los cálculos estructurales.
MATERIALIDAD
EN EL PROYECTO
MATERIALES UTILIZADOS
DENSIDAD Entre 400 y 700 kg/m3
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
ES D A D E
PRO PI
Depende de su densidad y se puede determinar mediante ensayo. [8]
Madera contrachapada de 6.5 mm
FORMAS DE UNIÓN
PEGAMENTO
CLAVOS
UNIONES
ACABADOS EN EL MATERIAL
LIJA
ESMALTE
FOCO
¿PORQUE EL MATERIAL FAVORECE A LA ACTIVIDAD Y LA FORMA?
CONTENIDO DE HUMEDAD
La madera, a pesar de la cantidad de material necesario, mantiene ligera a la estructura.
Se suministra con una humedad del 10 ± 2%.
RESISTENCIA A LA HUMEDAD Los tableros que se usen al exterior deben cumplir con calidad al encolado 3 (UNE EN 314).
ESTABILIDAD DIMENSIONAL Es un producto muy estable porque se contrarestan los movimientos de cada capa por el cambio de sentido de la fibra.
6.5 mm
RESISTENCIA A PRODUCTOS QUÍMICOS Presenta buena resistencia frente a la mayoría de los ácidos. Se debe evitar el contacto con agentes oxidantes..
Las uniones dentadas, importantes para la modulación, se pueden realizar con éxito en la madera. [9]
Tamaño real
[2] ICD / ITKE Research Pavilion 2011 - Design Tool. Recuperado el 28 de abril de: https://vimeo.com/73707953 [8] Publiditec - Tableros contrachapados de madera para la construcciòn. Recuperado el 28 de abril de http://publiditec.com/blog/tableros-contrachapados-madera-para-la-construccion/ [9] Investigación. Recuperado el 29 de abril de: http://phi-nitoarquitecturabiologica.blogspot.cl/2012/02/icditke-research-pavilion-arquitectura.html
La sensación de tranquilidad que trasnmite este material es neecsaria, ya que es un espacio dedicado a los alumnos.
PROCESO CONSTRUCTIVO PASO POR PASO
4 SEMANAS
ENSAMBLAJE A MANO
PRECISIÓN ROBÓTICA
ARMADO DE PIEZAS IN SITU ENSAMBLAJE A MANO
Luego de terminar la base, las células fueron montadas una por una. El montaje se decidió mediante una secuencia que permitía un arco desde el frente hasta la espalda del pabellón sea armado lo más rápido posible para poder darle estabilidad estructural a una parte en la que el resto de células puedan szer añadidadas. El proceso de ensamablaje total, incluyendo el cortado, pulido y laqueado de las piezas de madera, duró aporximadamente cuatro semanas. [2]
[2] ICD / ITKE Research Pavilion 2011 - Assembly Time Lapse (traducido). Recuperado el 28 de abril de: https://vimeo.com/32808682 [4] Amazing Bionic Research Pavilion Explores the Sand Dollar’s Skeleton Morphology (traducido). Recuperado el 28 de abril de: https://inhabitat.com/amazing-bionic-research-pavilion-explores-the-sand-dollars-skeleton-morphology/
IMÁGENES DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y MUESTRA
MODELO A ESCALA
VISTA LATERAL
VISTA INTERIOR
VISTA INTERIOR
VISTA FRONTAL
Oliver David Krieg. Recuperado de http://www.oliverdavidkrieg.com/?p=667 Structural Model ICD/ITKE Research Pavilion 2011. Recuperado el 29 de abril de: https://www.behance.net/gallery/32402983/Structural-Model-ICDITKE-Research-Pavilion-2011
VISTA SUPERIOR
REFERENCIAS WEB Y LIBROS
[1] Oliver David Krieg. Recuperado de http://www.oliverdavidkrieg.com/?p=667 [2] ICD / ITKE Research Pavilion 2011 - Design Tool. Recuperado el 28 de abril de: https://vimeo.com/73707953 [3] ICD/ITKE Research Pavilion 2011. Recuperado el 29 de abril de: http://www.oliverdavidkrieg.com/?p=667 [4] Amazing Bionic Research Pavilion Explores the Sand Dollar’s Skeleton Morphology (traducido). Recuperado el 28 de abril de: https://inhabitat.com/amazing-bionic-research-pavilion-explores-the-sand-dollars-skeleton-morphology/ [5] ITKE Research Pavilion 2011 – Precedence Study 01. Recuperado el https://jcpteam.wordpress.com/2013/03/26/icd-itke-research-pavilion-2011-precedence-study-01/
28
de
abril
de:
[6] ICD/ITKE RESEARCH PAVILION 2011 / UNIVERSIT Y OF STUT TGART (traducido). Recuperado el 29 de abril: http://www.formakers.eu/project-137-university-of-stuttgart-icditke-research-pavilion-2011 [7] ICD/ITKe Research Pavilion 2011. Recuperado el 29 de abrill de: http://icd.uni-stuttgart.de/?p=6553 [8] Publiditec - Tableros contrachapados de madera para la construcciòn. Recuperado el 28 de abril de http://publiditec.com/blog/tableros-contrachapados-madera-para-la-construccion/ [9] Investigación. Recuperado el 29 de http://phi-nitoarquitecturabiologica.blogspot.cl/2012/02/icditke-research-pavilion-arquitectura.html
abril
de:
[10] Structural Model ICD/ITKE Research Pavilion 2011. Recuperado el 29 de abril de: https://www.behance.net/gallery/32402983/Structural-Model-ICDITKE-Research-Pavilion-2011
MODELO PARAMÉTRICO
EVALUACIÓN PARAMÉTRICA
VISTAS RENDERIZADAS
DEL MODELO
ESPACIO - FORMA MÓDULO - MATERIAL - ESTRUCTURA
MÓDULO - MATERIAL - ESTRUCTURA
VISTA SUPERIOR
Dos formas de parametrar:
VISTA FRONTAL
Módulos adaptados en forma y tamaño a la forma y curvatura de la superficie.
MÓDULO - MATERIAL - ESTRUCTURA
Módulos repetitivos Porosidad en toda la superficie: Huecos en cada módulo exterior.
ESPACIO - FORMA
Adapatabilidad a uso peatonal por dentro y fuera (altura).
VISTA LATERAL
MÓDULO - MATERIAL - ESTRUCTURA
PROCESO DE ELABORACIÓN CONCEPTO DEL MODELO PARAMETRADO
ITERACIONES MODULARES
INTENCIÓN: FUNCIÓN + FORMA
VARIACIÓN ELEGIDA
2
1
Arco que sirva de entrada preambular a la biblioteca de la Universidad de Lima
Variación de distancia de relieve de módulos
Variación de tamaño de tapas exteriores de módulos
Espacio de transcición con estructura no convencional. Permite la activación de un área con potencial pero poco atendida. Provee de espacios de descanso a los alumnos de la universidad. Genera un atractivo espacio útil para eventos y exposiciones.
AYUDARON EN EL PROCESO: TUTORIALES Y REFERENCIAS http://blog.ramboll.com/rcd/tutorials/a-beginners-guide-to-visual-scripting-with-grasshopper.html http://www.grasshopper3d.com/forum/topics/reverse-engineer-icd-itke-research-pavilion
https://www.youtube.com/watch?v=hIsTcdtysm4 https://rhino.github.io
3
Variación de hundimiento de tapas exteriores de módulos.
4
Se decidió un tamaño de extrsuiones adecuado para la escala del proyecto.
PROGRAMACIÓN Y PASOS ALGORITMOS, RESUTALDOS E ITERACIONES
2
1
CON COMPONENTES COMO AREA, CONSTRUCT DOMAIN Y SCALE SE PUEDE EMPEZAR A COMPLEJIZAR EL VORONOI, CON OFFSETS INTERNOS Y MAYOR CANTIDAD DE PUNTOS DE MODIFICACIÓN.
PRIMERO SE DEFINE UN PATRÓN DE VORONOI EN UNA SUPERFICIE DE RHINO, LOS NUMBER SLIDERS PERMITEN ALTERAR PARAMÉTRICAMENTE EL DISEÑO AL UNIRLOS CON COMPONENTES COMO POPULATE 2D Y EL PLANO XY.
4
3
CON LOF T SE UNEN LOS OFFSETS Y SE CREA UN ELEMENTO SÓLIDO CONFORMADO POR SUPERFICIES, LUEGO SE BUSCA TAPAR LOS HUECOS CAUSADOS POR EL VORONOI CON CAP HOLES.
SE USA EL COMPONENTE MOVE EN EL PLANO Y PARA MOVER PARALELAMENTE A ESE EJE, Y LUEGO UNIRLO, POSTERIORMENTE CON LOF T.
ALGORITMO PARA EXPERIMENTACIÓN CON MÓDULOS
3
2
1
SE CONECTA LA SUPERFICIE CREADA A UN MAP TO SURFACE QUE PERMITE ANCLARLA A VORONOI, EL CUAL SE DISEÑÓ SEGÚ LOS PARÁMETROS EXPERIMENTADOS EN EL ALGORITMO DE MÓDULO.
SE CREA UNA LISTA DE PUNTOS ANCLADOS DE RHINO A GRASSHOPPER, SE CONVIERTEN A CURVAS, Y POR ULTIMO, A UN LOF T Y SUPERFICIE.
SE MODIFICA EL VORONOI EN MÁS VARIABLES, CN SCALE, EVALUATE SURFACE, MULTIPLICATION Y MOVE.
ALGORITMO PARA ADAPTACIÓN A SUPERFICIE
4
CON LOS GRAFT TREES SE COMBINAN LOS COMPONENTES EN UN LOF T, FINALMENTE SE EXTRUYE EN EL EJE Y PARA DARLE ESPESOR. A DIFERENCIA DEL MODELO DE MÓDULO ANTERIOR, SE DECIDE DEJAR LOS HUECOS DE VORONOI ABIERTOS.
FOTOMONTAJE
PROPUESTA: FOTOMONTAJE ALGORITMOS, RESUTALDOS E ITERACIONES
ENTRADA A LA BIBLIOTECA, PABELLÓN LL, UNIVERSIDAD DE LIMA