TRABAJO DE CURSO
LA ESTRUCTURA EN EL PROYECTO ARQUITECTÓNICO
FRANCISCO CEREZO ESCUDERO
Durante el transcurso del curso se han realizado 2 trabajos que componen el grueso de la asignatura. En primera instancia se ha estudiado el modelo estructural de la “Serpentine Gallery 2019” de Junya Ishigami, para posteriormente trasladar la esencia estructural del arquitecto a un proyecto de elaboración propia. La propuesta realizada en este caso es la parada de Tram de la estación de Campello, Alicante. Este documento gráfico recoge todo el análisis y trabajo realizado.
ÍNDICE
_01 Análisis y modelo estructural existente
_01.1_Descripción del proyecto _01.2_Ensayos previos
_01.3_Funcionamiento estructural
_01.4_Modelo propuesto
_02 Proyecto de propuesta original
_02.1_Antecedentes. Magic Table
_02.2_Proceso de ideación
_02.3_Propuesta urbanística
_02.4_Ensayos previos
_02.5_Funcionamiento estructural
_02.6_Modelo propuesto
La Estructura en el Proyecto Arquitectónico
_01.1_DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
El diseño del pabellón de la SERPENTINE GALLERY 2019 de Junya Ishigami tiene como inspiración y reminiscencia las cubiertas hechas de teja. La obra juega con las perspectivas del entorno construido. Frente al telón de fondo de un paisaje natural y orgánico aparece como si hubiera brotado del césped, una colina hecha de rocas. Ishigami juega con la dualidad de poseer la pesada presencia de los tejados de pizarra, y simultáneamente un bosque de pilares tan ligeros que podrían desaparecer con la brisa. El grupo de rocas dispersas levita, como un trozo de tela ondulada. El interior del pabellón es un espacio cerrado como una cueva, un refugio para la contemplación. Ishigami articula una filosofía de “espacio libre” que es la armonía entre las estructuras hechas por el hombre y las que ya existen en la naturaleza.
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La Estructura en el Proyecto Arquitectónico
La estructura está compuesta por una losa de hormigón que tiene el doble del grosor habitual, para soportar las cargas puntuales de 61 toneladas de pizarra y 10 toneladas de acero que trasfieren los pilares de acero de 50 mm de diámetro. Cada pilar cuenta con una altura diferente. El pabellón alberga un total de 106 pilares conectados por una red de 240 vigas que articulan la estructura creando uniones cruciformes únicas, cada una diferente en orientación, ángulos y carga frente al resto. Una celosía a medida de varillas de 8 mm proporciona una rejilla a la que se ha fijado una doble capa de pizarras trabajadas a mano individualmente. El dosel resultante proporciona un refugio para la contemplación durante el día y los eventos culturales por la noche.
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La Estructura en el Proyecto Arquitectónico
_01.2_ENSAYOS PREVIOS
Uno de los retos estructurales más importantes del pabellón es su estabilidad estructural para resistir las fuerzas horizontales que pueda recibir, por ejemplo el viento. Ante una estructura tan ligera como esta supone una dificultad añadida.
Mf1 > Mf1 = Fviento x 4H Fviento
4H
Modelo_01
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La Estructura en el Proyecto Arquitectรณnico Ishigami propone suavizar los encuentros con el terreno generando una superficie ondulada en la que los pilares de los extremos tienen una longitud menor. De esta forma se consigue dar una estabilidad mayor a la estructura. En alguno de los extremos el terreno sube para aumentar la superficie interior susceptible de poner albergar actividades. Para comprobar estas premisas se realizan 2 modelos estructurales que corroboran las suposiciones teรณricas.
> Mf2 Mf2 = Fviento x H
Fviento H
Modelo_02
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La Estructura en el Proyecto Arquitectónico
_01.3_FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURAL
Una vez realizados los modelos de ensaño previos pasamos a la ejecución del módelo estructural existente. El pabellón responde a una estructura porticada de ejes cartesianos que se han visto deformados para adquirir esta forma organica y sinuosa que Ishigami propone. Como ya se elaboró en los modelos previos las uniones de pilares y vigas son rigidas en la realidad, y de está misma manera estan resultas en la maqueta.
Y13 Y12 Y11 Y10 Y9 Y8 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 X1
X4 X2
X5
X6
X3 _10_
X7
X8
X9
X10
X11
X12
X13
La Estructura en el Proyecto Arquitectónico
La solución propuesta para representar el peso propio que generan las tejas de pizarra sobre la estructura es aislar una parte de ella (4 pilares contiguos). A través de un material rigido y un engranaje de hilos generar una presión de compresión equivalente a la que le correspondería soportar por supercie a estos 4 pilares.
4
0
0
4
8
8
X14
4
_11_
12
12
16
16
20 m
20 m
La Estructura en el Proyecto Arquitectรณnico
_01.4_MODELO PROPUESTO
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La Estructura en el Proyecto Arquitectรณnico Tras desglosar pormenorizadamente las distintas estrategias estructurales que se siguen en la Serpentine Gallery 2019, este es el resultado final del modelo estructural propuesto que auna todos los puntos anteriormente tratados.
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La Estructura en el Proyecto Arquitect贸nico
_02.1_ANTECEDENTES. MAGIC TABLE
Toda la obra arquitect贸nica presente del arquitecto Junya Ishigami refleja una abstracci贸n e inmersi贸n muy profunda en ciertos principios estructurales con el objetivo de acabar proponiendo proyectos de una livianez y ligereza extrema. Uno de estos casos es el de la Magic Table. En ella, basandose en los principios de las estructuras preflectadas consigue este resultado donde los pesos propios de los objetos que se colocan en la mesa son los grandes protagonistas evitando que esta no se combe y muestre la apariencia de una mesa perfectamente ortogonal. Bajo estos planteamientos empezamos a explorar la idea de proyecto.
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La Estructura en el Proyecto Arquitectรณnico
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La Estructura en el Proyecto Arquitectónico
01_Planteamientos
_02.2_PROCESO DE IDEACIÓN El objetivo a alcanzar en esta edificación de uso temporal para los transeúntes que se plantea en la estación de Tram de Campello (Alicante) es el de acercarnos al límite de la ligereza para en última instancia desmaterializarla hasta rozar su desaparición.
02_Preflexión
03_En carga Para ello planteamos algunas hipótesis en las que aparecerán un número bajo de pilares a compresión que serán los encargados de soportar el peso propio de la cubierta, el elemento más significativo de esta estructura. Mientra que el resto de los soportes verticales serán tirantes que trabajarán a tracción para proporcionar estabilidad y rigidez a la estructura. Esto solo será posible si los elementos que compongan la cubierta están preflectados.
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La Estructura en el Proyecto Arquitectónico
Jugamos con las distintas posibilidades que proporcionen las correcciones posicional que generaran los tirantes a tracción. Esto permite variar el aspecto geométrico que presenta la cubierta de la estructura, pudiendo ser curva o recta. Se realizan varios bocetos sobre los que se profundizará a continuación.
04_Propuesta 01
05_Propuesta 02
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La Estructura en el Proyecto Arquitectónico
_02.3_PROPUESTA URBANÍSTICA La ubicación para el proyecto elegida es la de la estación de Tram de Campello por tratarse de una estación de elevado tránsito de pasajeros en las líneas de tram, y sobre las que se ha entendido que la propuesta realizada con anterioridad tiene posibilidades de mejora. La parada cuenta actualmente con una segregación de las estaciones para sus dos sentidos, además de no favorecer una comunicación directa y fluida con ella, con ciertos obstáculos tales como barandillas. A esto se suma una calidad y sensibilidad por su entorno escasa y que da pie a la mejora. La propuesta que se plantea en primera instancia apuesta por dar continuidad a la lengua verde que ya existe metros atrás en el recorrido de las vías por la ciudad y así liberar en parte la dureza que generan las adoquines de Klinker actualmente existentes. Se apuesta por mejorar la comunicación eliminando todas las barreras verticales que no sean completamente imprescindibles y favoreciendo los recorridos de paso. Con el el objetivo de poder ofrecer una respuesta más amena y confortable se opta por la eliminación de uno de los carriles para generar un zona mayor de espera donde desarrollar espacios de unas dimensiones más grandes.
Estado Actual
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La Estructura en el Proyecto Arquitectรณnico
Estado Propuesta
N
0
10
20
30
40
50m
Imagen actual
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La Estructura en el Proyecto Arquitectónico
_02.4_ENSAYOS PREVIOS
En un primer momento se opta por seguir explorando la posibilidad de generar una superficie de cubierta curva donde los pilares que trabajen a compresión se encuentren en los extremos de la estructura para poder evitar así problemticas de pandeo, y que sean los pilares a tracción los encargados de dar estabilidad y rigidez a la estructura preflectada.
Modelo de ensayo
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La Estructura en el Proyecto Arquitectónico
Esquemas estructurales
Unión_01 articulada
Unión_02 rígida Deficiencias estructurales
Tras la elaboración de este modelo de ensayo se observa de forma empírica que la estructura contaba con ciertos errores de razonamiento que en un primer momento habíamos pasado por alto. La propuesta realizada sugería una unión empotrada/rígida entre los pilares de compresión y el elemento constructivo de la cubierta. Esto no supondría un problema si la estructura no estuviera preflectada pero al ser está así cuando los pilares de tracción entran en tensión la cubierta exige un giro en la unión con el pilar que este no puede ofrecer al ser su unión rígida. La consecuencia de esta solicitación es o bien la fractura de la unión rígida o el desplazamiento parcial de los pilares de compresión como se puede observar en las imágenes. La conclusión extraída es que la unión de estas dos partes de la estructura ha de ser articulada para que esta permita el giro y no comprometa la estabilidad de la misma.
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La Estructura en el Proyecto Arquitectónico
_02.5_FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURAL
Este es el resultado final del programa y diseño de la instalación. El objetivo primordial es el de generar un espacio cómodo de espera a los usuarios de la línea de Tram que les permita refugiarse del sol y de la lluvia si así fuera necesario. La edificación cuenta con dos núcleos sólidos: uno de ellos proporciona información logística de las líneas de Tram además de ofrecer la compra de tickets de forma automatizada, el otro núcleo es una pequeña cafetería take away por si los clientes precisan de algún refrigerio durante su espera. Ambas zonas están revestidas con lamas de madera de roble.
Alzado
Planta
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La Estructura en el Proyecto Arquitectónico La estructura plantea un eje sólido-rígido compuesto por pilares HEB-240 y una viga IPE-240 para alcanzar a salvar luces de hasta 5m. De ahí se descolgarán unas finas vigas preflectadas en la dirección perpendicular que serán el sustento mayoritación de la cubierta. Estas pequeñas vigas, IPE-100 son rigidizadas y estabilizadas a tierra a tráves de tirantes de acero de diámetro 2cm. Además en disposición paralela a la viga principal se dispondrán perfiles en Z que acabarán por arriostrar la cubierta permitiendo su acabado final metálico. Cuatro de los cinco pilares quedan ocultos dentro de los núcleos sólidos manteniendo esa sensación de ligereza. El mobiliario urbano procura ubicarse de forma que no entorpezca el paso en el recorrido de los transeúntes.
N 0
2
4
6
8
Perfil en Z
IPE-240
Tirante ∅2cm
HEB-240
IPE-100
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10 m
La Estructura en el Proyecto Arquitectónico Este sería el resultado axonométrico que presentaría la estructura con sus distintos componentes estructurales. En los voladizos que la estructura no permita el atirantamiento de la misma se colocará ocasionalmente pilares de acero tubulares a compresión de diámetro 10 cm siendo esta una solución excepcional. Los perfiles IPE-100 se preflectarán previos a su colocación en obra y los tirantes los rigidizarán hasta alcanzar la ortogonalidad de los 90º. Por otro lado, como la estructura presenta pilares a compresión y otros a tracción la zapatas que se presenten serán distintas atendiendo a sus necesidades específicas como se presentan en el detalle de la página siguiente.
Modelo axonométrico
Perfil en Z
IPE-240
Tirante ∅2cm
HEB-240
IPE-100 _24_
La Estructura en el Proyecto Arquitectรณnico
Esquema estructural
90ยบ
01_PREFLECTADO
02_EN CARGA
Detalle de zapatas
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La Estructura en el Proyecto Arquitectรณnico
_02.6_MODELO PROPUESTO
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La Estructura en el Proyecto Arquitectónico Este es el resultado final del modelo propuesto donde se desarrolla de forma completa el eje fuerte de la estructura y 4 de las viguas que componen el núcleo de la instalación a modo de ejemplo de como se desarrollarían también el resto de vigas de la estructura.
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LA ESTRUCTURA EN EL PROYECTO ARQUITECTÓNICO 2019/2020 FRANCISCO CEREZO ESCUDERO