PIEL ESTRUCTURAL - STRUCTURAL SKIN

Al recuerdo de Mercedes, JosĂŠ Miguel, y Eugenia Antonieta.

AGRADECIMIENTOS

Mis más profundos agradecimientos a: A mis profesores: Rodrigo Culagovsky, que me enseñó a pensar en modo algoritmo; Arturo Lyon, quien me enseñó a aplicarlos en arquitectura. A Alex Moreno, quien sabe que dibujar es seleccionar información. A Pedro Alonso, por la dirección y motivación.

A Eduardo Lyon por expandir el campo.

A mi familia: mi abuela Mercedes, mi madre María Eugenia y a mi padre José Miguel; mis hermanas Lorena, Verónica y Eugenia Antonieta; a mis cuñados, Héctor, Roberto y Julio; y sobrinos, Julio, Javiera, Ignacio y Pedro. A mis tíos Patricia y Ricardo, a Queco y mis primos del sur que me ayudaron en Concepción, Monica, Camila, Cristobal, Oscar y Seba. A mis primos de Talagante, Katy, Sole, José C. y muchos (muchos) más.

A todos ellos les agradezco con el corazón.

A los amigos de la vida: A los Conejeros de la Cruz que son como la luz. A Matías quien tiene empatía. A Melincka por lo huinca. A Vicho, inteligente el susodicho. por A la tía Mely muchas gracias. Andrés Platero que es un casero. Al Héctor que es una hectárea.

Al taller 334 y la generación de Lo Contador: Perro que es pionero; a Juan Raúl, un icono como el huemul; a Guayo que es un papagayo; a Aníbal, lo herbal; a Rodolfo, gran orgi; Mierko que es muy fofo; Flavio digamoh; dato duro como ninguno; a Alejo abuelo, la Ardilla muy buena chiquilla, Javi G. por hawai, a la Concho y lo zen; a Diego que es un grande; a Felipe que volvió del paraíso; a Cristóbal, quien sabe más por viejo; a Nicolás, igual pascual; A Rayna rigurosa. A Juica y Ángela que son un referente. A la Muñe que apaña; a la Ignacia, ¿ven que es bella?; a la Cata, que es cots. A Vale, buona regazza. A los vecinos de China, la alegría interminable: Joiboss, Pitah, Sofi, etc. Al Chano por buen hermano. A Paula, buena cabra. A la Vale G. vale también. A Ochoa por preciso. A Paloma por la amistad. Al Jota arte y dato; a José H. que sabe de todo; Al Quito Mass por modelar ; Al Diego P. por la visión; a Pedro León quien es práctico y generoso. Al Shemale robot FC: Miami, Sebapal, Matigol, Patoman, Diegovia, Cisne, etc.

A la Pancha Torres por la corrección de errores. A M. Isidora por buena buscadora.

A Victoria por diagramar esta memoria. A J. Reyes por el render. A Eugenia por cocinar como genia. A Diana por no ser humana.

A Don Felipes por las jpegs. A Rosario por encuadernar este calvario. A Lorenita por la chaquetita. A Montserrat por ayudar a cerrar.

<0.0> ÍNDICE

<0.1> RESÚMEN

13

<0.2> INTRODUCCIÓN

15

<0.3> GLOSARIO

19

<1.0> CONTEXTO <1.1> CONTEXTO DISCIPLINAR

23

<1.1.1> DISEÑO PARÁMETRICO

23

<1.1.2> FABRICACIÓN DIGITAL

29

<1.2> CONTEXTO TIPOLÓGICO

37

<1.2.1> HISTORIA MORFOLÓGICA DE LA TORRE

37

<1.2.2> PROTOTIPO 00: TORRE SANTA MARÍA.

49

<1.3> VARIABLES <1.3.1> VARIABLE ESTRUCTURAL <1.3.1.2> OPTIMIZACIÓN TOPOLOGÍCA

61 61 69

<1.4> VARIABLE INSOLACIÓN

75

<1.5> VARIABLE OCLUSIÓN URBANA

81

<2.0> FORMULACIÓN <2.1> FORMULACIÓN Y PREGUNTA

87

<2.2> HIPÓTESIS Y OBJETIVOS

89

<2.3> RELEVANCIA

91

<2.4> METODOLOGÍA

93

<2.5> ORGANIZACIÓN

95

<0.0> ÍNDICE

<3.0> DESARROLLO <3.1> PROTOTIPO 1.2 PANEL

99

<3.2> PROTOTIPO 2.1 ENTERO

103

<3.3> PROTOTIPO 2.2 PILAR INSOLACIÓN

109

<3.4> PROTOTIPO 2.3 LENTEJUELAS

113

<3.5> PROTOTIPO 2.4 ÁRBOLES

117

<3.6> PROTOTIPO 3.1 PILARES ORGÁNICOS

121

<3.7> PROTOTIPO 3.3 PATRÓN IRREGULAR

125

<3.8> PROTOTIPO 3.4 PATRÓN COLMENA

129

<3.9> PROTOTIPO 3.7 PATRÓN QUESO

137

<3.10> PROTOTIPO 3.8 PATRÓN ÓSEO

145

<3.11> CONCLUSIONES DEL PROCESO DE MODELACIÓN DE FACHADA

167

<4.0> CONCLUSIÓN

171

<5.0> ANEXOS <5.1> ENTREVISTA

181

<5.2> BIBLIOGRAFÍA

187

<5.3> CITAS EN IDIOMA ORIGINAL

191

<5.4> REGISTRO FOTOGRÁFICO MODELOS

193

Armijo,J. (2014) Metodolรณgia de la formulaciรณn (esquema)

<0.1> RESÚMEN

La investigación, además, se inserta en el Fondecyt “Diseño paramétrico de formas arquitectónicas integrando condiciones constructivas”.

Claves: modelación paramétrica, optimización topológica, insolación, oclusión urbana, fabricación digital, edificios de oficina, fachada, piel estructural, Torre Santa María.

RESÚMEN

Se fue tomando conciencia sobre las variables a en la medida que el trabajo y su evaluación hacia pertinente la inclusión de nuevas preguntas. De esta manera, el proceso de diseño fue integrando variables y modelación paramétrica para la síntesis morfológica.

El resultado constituye una serie de alternativas al paradigma de tipología de oficina y la fachada vidriada: una piel estructural, con optimización topológica estructural que cumple además con un adecuado comportamiento a la insolación y permite integrar las vistas a través de la medición de la oclusión urbana. Además de un proceso de diseño de prototipos que da cuenta de las potencialidades creativas y materiales del uso de las herramientas de modelación paramétrica y de fabricación digital

< 13 Piel estructural - José Miguel Armijo

La investigación trata de un proceso de modelación paramétrica que conjuga variables de un problema de diseño para la emergencia de nuevos prototipos. Esto se hace sobre un aspecto central del proyecto de torre: la fachada estructural. Tomando como punto de inicio la tipología y el caso de la torre Santa María, se identifican como principales variables la estructural, de insolación y de oclusión urbana.

<0.2> INTRODUCCIÓN

Aquellos métodos interdisciplinarios transfieren información, entre disciplinas tales como arquitectura, urbanismo, ingeniería, construcción, arte y diseño. Esto es consecuencia, en parte, por la implementación de herramientas digitales que determinan las problemáticas en variables cuantificables y manejables por modelos paramétricos.

En arquitectura, el diseño paramétrico “es una estrategia (…) que se basa en la definición de variables o parámetros relevantes a un caso de estudio en particular. Estos se utilizan para conformar las reglas de comportamiento para un proceso de generación formal. Proceso que está rigurosamente determinado a partir de relaciones digitales y reglas matemáticas que describen una forma, a través de procedimientos recursivos y no predecibles”. (Arcos, 2008, p.78). La modelación paramétrica, por lo tanto, aplica las estrategias de definición de variables remarcando el objetivo de encontrar nueva morfología, o lo que en inglés se denomina “form finding”.

Tomando en cuenta lo anterior, esta investigación se pretende abarcar la problemática de la torre de oficina. Desde hace más de un siglo, las torres se han moldeado producto del desarrollo tecnológico, oportunidades urbanas y de planteamientos arquitectónicos.

INTRODUCCIÓN

1-(Clarke, 2003)

Las palabras del escritor Arthur C. Clarke a principios del siglo XXI se adelantan a los cambios que se avecinan en la revolución digital. Esta investigación se inserta en ella y hace frente a las transformaciones culturales y tecnológicas causadas por el avance y masificación de las herramientas digitales.

Además, constituyen un puente entre distintos contextos, dando como resultado diferentes productos y servicios que se incorporan a la vida cotidiana.

< 15 Piel estructural - José Miguel Armijo

“La edad de la información tiene mucho que ofrecer a la humanidad, y me gustaría pensar que nos alzaremos ante los desafíos que ella presenta, pero es vital entender que la información – en el sentido de dato duro – no es sabiduría; y sabiduría no es proyectar, pero la información es el primer y esencial paso de todos ellos”.

INTRODUCCIÓN

16 >

Ejemplo de esto es el ascensor, el desarrollo del acero, la invención de modelos analíticos estructurales, el concepto de planta libre, etc. Esta complejidad se identifica específicamente en la fachada. Uno de los modelos morfológicos que se consolidó en la modernidad es aquel que descompone la fachada en distintos elementos constructivos, cada uno cumpliendo distintos objetivos: pilares estructurales, muro cortina de vidrio para cerrar el edificio y aire acondicionado para climatizarlo. Si bien este paradigma es vigente desde la segunda mitad del siglo XX, los problemas acentuados en las últimas décadas, como el gasto energético y el cambio climático, demandan repensar sistemas más económicos y adaptados al medio ambiente.

Con la modelación paramétrica se analiza y sistematiza las variables que se identifican como temas críticos para el diseño de una fachada: la estructura, la insolación, y la oclusión urbana. Se produce una serie de ejercicios parciales, que establecen metodologías de la combinación y aproximación a las variables. Estas morfologías logran integrar distintas funciones a un mismo elemento, bajando el gasto energético asociado al aire acondicionado y, al mismo tiempo, cumplir con las variables esenciales estructurales de un edificio. En estos también existe una reflexión sobre la materialidad y la construcción en el contexto de la fabricación digital.

El caso de aplicación es la segunda torre Santa María, la cual es parte de un conjunto de dos torres, siendo una sola construida en el año 1978 e inaugurada el 1980. Fue una de las primeras torres de altura en Santiago, siendo la más alta de la ciudad por 14 años. Ésta fue diseñada bajo el paradigma antes descrito, aunque con la particularidad de emular el muro cortina con una fachada de

muro perforado de hormigón. Su esquema estructural le permitió resistir dos sismos de gran intensidad (1985 y 2010) y un incendio (1981). Cabe señalar que mientras se hizo esta investigación, se inició un nuevo proyecto para el terreno que dejó la no construcción de la segunda torre, cambiando el esquema inicial al integrar una tercera torre.

En esta tesis se mantendrá el esquema original de las dos torres, usando el proceso de diseño de la modelación paramétrica para integrar distintas variables a la búsqueda de una nueva forma para la segunda. Estos prototipos se irán testeando y fabricando digitalmente para llegar a proponer una segunda torre Santa María adaptada a los desafíos contemporáneos. En este sentido, las variables que fueron emergiendo son: la estructura, la insolación y la oclusión urbana.

La investigación tiene un doble origen académico. Por un lado, los temas estudiados fueron parte del proyecto Fondecyt n° 1100374 llamado “Diseño paramétrico de formas arquitectónicas integrando condiciones constructivas”, instancia en la que se trabajó con ingenieros civiles e informáticos en la implementación de un algoritmo de optimización topológico para la arquitectura. En paralelo, se exploraron las implicancias del mismo tipo de algoritmos desarrollados en el Fondecyt durante el optativo de profundización dictado por el profesor Arturo Lyon denominado “Santa María Paramétrica”, llamado así porque usaba como ejemplo el proyecto original de la torre Santa María.

Fue durante estas clases que se exploró la toma de decisiones y las problemáticas que surgieron en la implementación de un primer algoritmo, la optimización topológica evolutiva que estuvo dedicado a la estructura del edificio, como también las implicancias de enfrentarse al proyecto de una torre

INTRODUCCIÓN

torre considerando criterios arquitectónicos y técnicos dentro de un proceso de diseño asistido por un computador. Se rescató de este curso el caso de estudio y la metodología. En esa misma lógica, el profesor guía de este trabajo es Arturo Lyon.

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 17

<0.3> GLOSARIO

Algoritmo

(Quizá del lat. tardío *algobarismus, y este abrev. del ár. clás. hisābu lgubār ‘cálculo mediante cifras arábigas’).

1. m. Conjunto ordenado y finito de operaciones que permite hallar la solución de un problema.

2. m. Método y notación en las distintas formas del cálculo.

Estructura

(Del lat. structūra).

1. f. Distribución y orden de las partes importantes de un edificio.

2. f. Distribución de las partes del cuerpo o de otra cosa. (Organismo) 4. f. Arq. Armadura, generalmente de acero u hormigón armado, que, fija al suelo, sirve de sustentación a un edificio.

Fachada

1. f. Paramento exterior de un edificio, generalmente el principal.

Generativo

(Del lat. generātus, generado, e -ivo).

1. adj. Dicho de una cosa: Que tiene virtud de engendrar. (De facha italiano Faccia, cara, facista).

Insolación

1. f. Cantidad de energía solar recibida por una superficie.

Medio ambiente

1. m. medio (conjunto de circunstancias culturales, económicas y sociales en que vive una persona).

2. m. Biol. Medio (conjunto de circunstancias exteriores a un ser vivo).

Modelo

1. m. Arquetipo o punto de referencia para imitarlo o reproducirlo.

2. m. Representación en pequeño de alguna cosa.

3. m. Esquema teórico, generalmente en forma matemática, de un sistema o de una realidad compleja, como la evolución económica de un país, que se elabora para facilitar su comprensión y el estudio de su comportamiento.

1. f. Parte de la biología que trata de la forma de los seres orgánicos y de las modificaciones o transformaciones que experimenta.

Ocluir

1. tr. Med. Cerrar un conducto, como un intestino, con algo que lo obstruya, o una abertura, como la de los párpados, de modo que no se pueda abrir naturalmente. U. t.

Optimizar

1. tr. Buscar la mejor manera de realizar una actividad.

Parámetro

1. m. Dato o factor que se toma como necesario para analizar o valorar una situación. Es difícil entender esta situación basándonos en los parámetros habituales.

2. m. Mat. Variable que, en una familia de elementos, sirve para identificar cada uno de ellos mediante su valor numérico.

Prototipo

1. m. Ejemplar original o primer molde en que se fabrica una figura u otra cosa.

2. m. Ejemplar más perfecto y modelo de una virtud, vicio o cualidad.

Variable

1. adj. Que varía o puede variar.

2. adj. Inestable, inconstante y mudable.

3. f. Mat. Magnitud que puede tener un valor cualquiera de los comprendidos en un conjunto.

< 19 Piel estructural - José Miguel Armijo

Morfología

GLOSARIO

4. m. Objeto, aparato, construcción, etc., o conjunto de ellos realizados con arreglo a un mismo diseño. Auto modelo 1976. Lavadora último modelo.

5. m. Vestido con características únicas, creado por determinado modista, y, en general, cualquier prenda de vestir que esté de moda.

20 >

CONTEXTO <1.0>

IlustraciĂłn 1: Musmeci, S. (1969). Ponte sul Basento, Potenza (fotografĂ­a). Recuperado de http://www.arturotedeschi.com/wordpress/wp-content/ uploads/2011/10/033.jpg

<1.1> CONTEXTO DISCIPLINAR <1.1.1> DISEÑO PARAMÉTRICO

En la actualidad, vemos que la interpretación del diseño paramétrico se ha expandido tanto en sus técnicas como en su teoría.

Podemos explorar lo que expone Patrick Shumacher, casi medio siglo después: “Como definición conceptual de parametricismo, se podría ofrecer la siguiente fórmula: parametricismo implica que todos los elementos y complejidades de arquitectura son paramétricamente maleables. Esto implica un cambio fundamental en la ontología básica de los elementos de arquitectura. En vez de la confianza clásica y modernista en las figuras geométricas ideales (herméticas, rígidas) (…) las nuevas primitivas del parametricismo son animadas (adaptativas, dinámicas, interactivas) entidades geométricas (…) como ladrillos de construcción geométrica fundamental para sistemas dinámicos como “pelaje”, ”ropaje” ,”blobs” y “metaballs” que reaccionan a “atractores” y que pueden estar hechos para resonar los unos con los otros mediante algoritmos” 3-(Schumacher, 2010). En definitiva, esta aproximación tiene un sentido mas estético que el de Moretti, para Schumacher el “parametricismo” puede innovar en la forma por su potencial expresivo.

CONTEXTO

2-(Moretti, 1960)

Las palabras del italiano Luigi Moretti son contemporáneas al puente del ingeniero y su colaborador Sergio Musmeci (il.1). Serían, de los primeros hablar de una metodología paramétrica, y de las variables de desempeño como detonantes del proyecto. Estos investigadores exponen las potencialidades de una nueva manera de producir forma, permitiendo que la matemática de las variables influyan en la emergencia de nuevas morfologías. En este sentido, la estructura debe ser fiel a su sentido original, de emergencia desde las partes de un organismo, caracterizada por la relación matemática de las fuerzas que lo componen.

< 23 Piel estructural - José Miguel Armijo

“Los “parámetros” y sus interrelaciones se convierten en las expresiones de un nuevo código y lenguaje arquitectónico. La “estructura”, en su sentido original, habla de cómo las funciones de las partes, establecen una forma.

La determinación de “parámetros” y de sus relaciones, son usados para ayudar a las técnicas e instrumentos del pensamiento científico actual; en particular la lógica-matemática, la investigación y la computación. Los cuales dan la posibilidad de expresar, en una serie cíclica auto-correctiva, las soluciones probables de los valores y de sus relaciones“.

CONTEXTO

24 >

Ilustración: Moretti, L. (1960). Estadio N, exhibido en la muestra de Arquitectura paramétrica de la doceava trienal de Milano (fotografía). Recuperado de http://www.danieldavis.com/a-history-of-parametric/

“Un parámetro es un valor que tiene efecto sobre el resultado de un proceso. Podría ser algo tan simple como la cantidad de azúcar en una receta, o tan complejo como el umbral de activación de una neurona del cerebro” 4-(Reas & McWilliams, 2010, p. 95). Podemos decir, por lo tanto, que un parámetro es un valor dentro de una escala. Por ejemplo, el parámetro para una taza de café con azúcar, son dos cucharadas. En la receta del café, se incluye la existencia de una taza, de cucharas, de azúcar, y de un procedimiento para verter el agua.

Por lo tanto, un parámetro corresponde a un valor asociado a una familia de elementos. .

“En el contexto de la arquitectura y el diseño, los parámetros describen, codifican y cuantifican las opciones y limitaciones que operan en un sistema” 5-(Reas & McWilliams, 2010, p. 95).

En el ejemplo de la taza de café, el sistema está integrado por la presencia de azúcar, de cucharas, de una taza y, por supuesto, de café. Pero como sabemos, existe una gran cantidad de variaciones de una taza de café: capuccino, latte, machiatto etc. Inclusive experimentamos que la variación de estas tazas de café puede ser hecha automáticamente por máquinas. ¿Qué permite que

En este punto la generativa se relaciona semánticamente a lo que algunos autores llaman algoritmo genético o Genetic Algorithm (GA) es un proceso de software que simula la evolución mediante la creación y evolución de un genoma artificial. 6-(Reas & McWilliams, 2010, p. 161). El genoma artificial en el ejemplo del café son los parámetros que determinan la variación del modelo.

Los procedimientos son escritos en algoritmos digitales que van produciendo distintas copias ligeramente distintas y que pueden ser recombinadas, de la misma manera que las especies animales y vegetales se aparean y mutan generando una diversidad de nuevas especies.

Acá aparece otro concepto que después se utilizará: la optimización. Lo que define cuáles serán los ejemplares o modelos de especies que sobreviven es un criterio óptimo, es decir, si logran la supervivencia y generar copias. Para esto, los modelos deben seguir criterios de optimización en distintas escalas, por ejemplo ser más rápidos gastando menos energía, o ser mejores cazadores etc. A la naturaleza le costó millones de años comprobar cuáles de sus especímenes eran los más aptos. En ambientes digitales, se puede comprobar, en una complejidad creciente, cuáles son los modelos que cumplen de mejor manera esos criterios en unas cuantas horas.

CONTEXTO

Para entender el debate de la modelación paramétrica en profundidad, veremos qué es un parámetro, cómo incide en una modelación paramétrica, la capacidad generativa de los mismos, el concepto de optimización y el contexto general de la discusión teórica de la arquitectura paramétrica

una misma máquina haga una docena de tipos de café? La respuesta es una modelación paramétrica. Distintos modelos de café son preparados gracias a variaciones en su preparación, compartiendo algunos rasgos generativos esenciales. Aquí se evidencia una de las características de la modelación paramétrica: la generativa de variaciones, es decir, la capacidad de engendrar distintosmodelos sobre una base común.

< 25 Piel estructural - José Miguel Armijo

Esta investigación se sitúa en esta tension, entre el “parametricismo” donde las herramientas son utilizadas sobre sus posibilidades de expresión formal, y el de Moretti, donde la morfología emerge desde la relación matemática de las variables de desempeño. Esta última visión será predominante en la mayoría de los prototipos.

CONTEXTO

26 >

La arquitectura no fue ajena al arribo de la computación y de los software de dibujo, de cálculo, de modelación 3D, y, finalmente, de Instrumentos de Diseño Paramétrico (IDP).

Desde hace poco más de dos décadas (y al momento de hacer esta tesis), el uso de IDP en la producción de edificios, teatros, aeropuertos, torres y planeamientos urbanos, ha dado pie para hablar de una “arquitectura paramétrica”. Es más, Patrik Schumacher, quien es socio de Zaha Hadid y autor de “The Autopoiesis of Architecture” (2008), reitera en su “Manifiesto Parametricista” que “el parametricismo es un estilo maduro”, y que éste “(…) es el nuevo gran estilo desde el Movimiento Moderno (…)”. Según Schumacher, desde los ‘90 hasta ahora, ha existido una “creciente y hegemónica” producción de la Arquitectura paramétrica 7-(Shumacher, 2008)

nos habla de cómo distintos autores teorizan sobre los últimos 20 años del surgimiento de la arquitectura digital, citando al teórico Fredic Jameson quien señala que si “de algo ha estado embarazada la arquitectura reciente es del futuro que desde hace dos décadas que la revolución digital viene prometiendo”. (Alonso, 2008, p. 11).

Además existen otros autores que dicen que el diseño paramétrico en la arquitectura no es algo nuevo y que esta metodología ha existido mucho antes de Morreti y Buschemi en los sesenta. Los comienzos se remontarían al inicio de la disciplina en las máquinas de Vitrubio. Tal es el caso de Bernard Cache: “estos días, cuando las maquinas controladas digitalmente están siendo utilizadas cada vez más en la industria de la construcción, la relación entre la arquitectura y la mecánica es más que evidente. Pero ya era muy claro en la antigüedad, cuando el rol del arquitecto no estaba tan bien definido como hoy”.8-(Cache, 2011, p. 123). Estas máquinas de las que habla Cache (2011), son las balísticas que Vitruvio diseña y escribe en la segunda parte de su “Tratado de la arquitectura”, las cuales tienen procedimientos variables, convirtiéndose en toda una “teoría operativa de proporciones” al igual que la modelación paramétrica. Estas, además, fundían al arquitecto y el ingeniero en el rol de un “maquinador” “Hay tablas donde cada componente de la ballesta o catapulta está dimensionado como un múltiplo del módulo de base, derivados del diámetro del orificio para el mecanismo de cable de torsiones para el lanzamiento de los proyectiles” 9-(Cache, 2011, p.119).

Sin embargo, existen otras voces que apuntan hacia al lado contrario señalando que el paramétrico es un proyecto inconcluso, al igual que la modernidad. Esta discusión se puede entender en general en el artículo escrito por Pedro Alonso, llamado “Post-digital”. El texto

Saltando dos mil años al presente, converge con lo que George Legrendre (2003) dice en su libro de las superficies, sobre que lo paramétrico está relacionado con el cálculo: “Mi entendimiento sobre el término está en deuda con el cálculo, no con CAD, y lo uso sólo en este

Actualmente, la integración e interacción que se tiene con la modelación paramétrica es de gran alcance. Desde máquinas de café hasta robots que son enviados a otros planetas a recoger muestras de roca. En toda índole de funciones se introduce la sistematización de variables para automatizar y dotar de variabilidad a la actividad profesional. Están ligados al gran desarrollo de la tecnología y la computación a lo largo del siglo XX, “nace en la industria aeronáutica, aeroespacial y automotriz, donde se desarrollan versiones digitales de los productos, incorporando sus cualidades materiales y simulando el ensamblaje de múltiples componentes”. (Lyon, 2008, p.32).

sentido original, como un sistema multivariable que evita la variación en relación a la uniformidad” 10- (Legendre, 2003) Es decir, no le entrega valor al diseño que parece paramétrico, sino al que ha sido pensado como un sistema de variables. Esto se entiende como una crítica solapada al uso del computador como solo un tablero de dibujo, función primordial del CAD e inclusive de los sistemasBIM, presentes en softwares como REVIT. En definitiva, y desde el enfoque del diseño paramétrico, se define a la modelación paramétrica como un sistema de variables y procesos en función de la experimentación y el prototipado. Esta modelación es exploratoria, cíclica y generativa. Es decir, los esquemas pueden ser recombinados en sus ideas y algoritmos para encontrar mejores adaptaciones, a medida que se observan los resultados proyectuales. En ese sentido la plataforma que se usa es la de Rhinoceros y de su complemento paramétrico Grasshopper.

Sin mebargo, podrian utilizarse otras plataformas que compartan las características antes descritas.

Ilustración 2 Robot Unimate (fotografía). (1959). Recuperado de :http://spectrum.ieee.org/image/1929930

Ilustración 3 Spline (fotografía). Recuperado de: http://www.3dartistonline.com/users/6325/ thm1024/1353782626_profile25.jpg

<1.1> CONTEXTO DISCIPLINAR

11-(Mitchell, 2006, p.136)

William J. Mitchell (2006) nos habla del cambio en cadena de producción de objetos, invitando a explorar nuevas ideas y productos. No obstante, la aparición de nuevas tecnologías, provocan la caída de ciertas maneras de hacer, por lo que nuevas formas y actores emergen. Como ejemplo de esto podemos ver cómo la industria de la distribución de la música pasó desde la función en vivo de una orquesta en un lugar acotado, a la distribución en línea desde cualquier parte del planeta. De la misma forma, las tecnologías de fabricación digital han pasado desde necesitar una gran cantidad de actores y procesos en una fábrica a un lugar que hoy está inmaterializado. De la misma manera, las barreras disciplinarias se están permeando. Los nuevos desafíos necesitan, al mismo tiempo, de conocimientos desde el urbanismo, la arquitectura, el diseño, ingeniería y construcción. Todas bajo una misma plataforma de trabajo digital y mecanizado.

También podemos señalar que al mismo tiempo que cambiamos nuestras herramientas, ellas también nos cambian a nosotros.

Entonces, ¿cómo la fabricación digital se incluye en la investigación? Para responder esto veremos distintos argumentos. Primero, definiremos qué es la fabricación digital; segundo, veremos cuál es su origen; luego nos preguntaremos cuáles son las distintas tecnologías disponibles para después responder cuáles son algunas estrategias de fabricación que se distinguen en arquitectura. Posteriormente resolveremos cómo distintos autores han pensado el lugar de la fabricación digital en arquitectura; y, finalmente, cuáles son las aplicaciones en la investigación de modelación paramétrica de fachada.

En primer lugar, señalemos que la fabricación digital es el uso de la informática para lapara la producción física de objetos y proyectos.

< 29 Piel estructural - José Miguel Armijo

“Como resultado de la descentralización y personalización de la producción a distancia, las redes de oferta y abastecimiento son desestabilizadas, transformadas y demandan reconsideración”.

CONTEXTO

<1.1.2> FABRICACIÓN DIGITAL

CONTEXTO

Ilustración 4 Armijo, J. (2014) CNC cortando madera (fotografía).

30 >

Ilustración 5 Impresora 3D (fotografía). Recuperado de: http://reprap.org/

La fabricación digital se origina en la industria de vehículos y el desarrollo informático que creció junto a ella durante el siglo XX. Es decir, el CAM se origina junto con el CAD (acrónimo de Computer Aided Design o Diseño Asistido por Computadora). En palabras de Lisa Iwamoto, el “CAD/ CAM ha sido un pilar del diseño industrial, la ingeniería y de las industrias manufactureras - particularmente las industrias automotriz y aeroespacial - desde hace más de medio siglo” 14- (Iwamoto, 2012, p.004). El desarrollo morfológico de vehículos, impulsó el desarrollo de geometríay robótica de fabricación. Por un lado, la optimización de morfología ante fluidos, por

Podemos ordenar y entender las maquinas actualmente disponibles, usando una clasificación por tipo de acción con el material.

Básicamente son tres: la adición de material, la sustracción de material y el formado de material.

En primer término, nos encontramos con máquinas que generan objetos mediante la adición de material. Ejemplos en la naturaleza se encuentran en la formación de arrecifes, especies microscópicas secretan carbonato de calcio los que se van depositando capa sobre capa; estableciendo estructuras de distintas escalas: los arrecifes,

CONTEXTO

ejemplo, fue una de las primeras necesidades de los vehículos para economizar energía o combustible. En general, los cuerpos al moverse necesitan oponer la menor resistencia posible al fluido, al igual que los cuerpos de los peces y aves. Para llegar a diseñar los vehículos con aquella continuidad, fue necesario inventar un nuevo tipo de geometrías. En la empresa de autos Renault, se usaban unas varillas flexibles para el dibujo manual, llamadas splines. Estas se trasladaron matemáticamente al software, conociéndose por el nombre del ingeniero francés Pierre Étienne Bézier de dicha planta.

Las llamadas curvas de Bézier dieron paso a desarrollar otras geometrías hasta llegar a las NURBS (Non Uniform Rational Basis Spline), que son manejadas por softwares para el modelado de superficies de doble curvatura.

Por otro lado, podemos hablar del primer brazo robótico hecho en 1962 por George Devol y Joe Engleberger, llamado “unimate” que en General Motors se dedicaba al transporte y soldadura de piezas fundidas. En la actualidad, geometría NURBS puede ser directamente tallada o cortada con asistencia de la maquinaria CNC (il. 2), descendiente de aquellos primeros brazos robóticos.

< 31 Piel estructural - José Miguel Armijo

Es un término que a menudo es sinónimo de muchos otros: Computer Aided Manufacturing, Computer Aided Machining, Digital Manufacturing, Digital Making, manufactura digital, manufactura asistida por computador, producción digital, maquinado asistido por computadora, o simplemente por la sigla del primer término: CAM. Su nombre aún esta en evolución, al igual que la complejidad de sus herramientas. Por ejemplo, William King, de la Digital Manufacturing Hub de Chicago señala que la “manufactura digital es la aplicación de tecnologías computacionales y de datos en el espacio físico de la fábrica” 12(King, 2014). Estas palabras señalan la orientación hacia la automatización de la producción. Sin embargo, debido a la masificación y reducción del tamaño las tecnologías, también se incluyen en fases de prototipo.

Las tecnologías dejan la fábrica y se adentran hacia las oficinas/talleres de arquitectura.

Al respecto de esto, la editora de la revista AD Helen Castleen en el número llamado “Protoarquitecture, Analogue and Digital Hybrids” señaló que el prototipo y las tecnologías de fabricación, “acentúa la importancia de invertir en el juego de la experimentación con el diseño generativo” 13- (Castleen, 2008, p.4).

CONTEXTO

Ilustración 6 Kuka: robot jugando ping pong (fotografía). Recuperada de: http://i.huffpost.com/gen/1670643/thumbs/o-TT-facebook.jpg

32 >

Ilustración 7 Distintos tipos de teselaciones (fotografía) Recuperado de: http://www.3dartistonline.com/users/6325/thm1024/1353782626_profile25. jpg

En tercer y último término, existen otras máquinas que también están siendo usadas en procesos constructivos y de fabricación de objetos que se caracterizan por una acción concreta sobre el material, doblado, formado, termo-formado, inyección de aire, perforado etc. También podemos mencionar aquellas que disponen y ordenan material, como los robots que permiten apilar ladrillos siguiendo una programación.

Siguiendo con el discurso general, en cuarto lugar podemos presentar distintas estrategias de fabricación, es decir, una aproximación desde el diseño. Para esto nos apoyamos en el libro de Iwamoto (2009) la que presenta la siguiente categorización: seccionar, teselar, plegar, tallar y formar.

La primera estrategia nace de la acción de seccionar una forma compleja en curvas claves, como las estructuras de barcos. Estas curvas, constituyen las vigas y transversales a las que después se le agregan los revestimientos para completar la estructura. Gracias a programas de modelación paramétrica, es posible hacer cortes a morfologías complejas y llevar estas secciones a corte CNC. Ejemplo de este tipo es el edificio Aqua de Chicago, que vimos en la morfología de torre.

La segunda estrategia, de teselar, viene de la acción de subdivir una superficie para construirla con parches, de la misma manera que se hace un mosaico. El teselado tiene ejemplos más cotidianos como la construcción de un techo con planchas de zinc, o algunos más elaborados con el revestimiento de placas metálicas para fachadas.

En esto último, el desarrollo que presentan los edificios de Frank Ghery son ejemplares

CONTEXTO

En segundo término, las tecnologías de sustracción son aquellas que realizan cortes en el material, también conocidas por Machining. El material se dispone en forma de láminas o bloques, tales como tableros de MDF, bloques de polietileno expandido, láminas de cartón, entre otros. Las máquinas de sustracción tienen el funcionamiento de los brazos robóticos que se vieron en el origen de la industria CAD/CAM más un cabezal de corte. Debido a esto, se pueden clasificar en distintos tipos: láser, fluido, taladro, plasma, etc. También se puede medir los grados de libertad que la maquina posee. Por ejemplo, las maquinas láser generalmente poseen dos grados de libertad, X e Y. Por otro, las maquinas CNC, con cabezal de taladro, además de X e Y, pueden moverse en Z (con la limitación de algunos centímetros) y algunas tienen además giros. Algunas máquinas de los alemanes Kuka poseen 6 grados de libertad, es decir X, Y, Z y giros en aquellos ejes. Estas máquinas posen una gran capacidad de programación y respuesta que

se ve ejemplificado por el match contra el campeón de tenis de mesa Timo Boll (il. 4).

< 33 Piel estructural - José Miguel Armijo

lugares de gran biodiversidad marina y los atolones, estructuras gigantes habitadas por seres humanos. De la misma manera, las tecnologías de adición permiten construir estructuras desde la adición de pequeñas capas de material, el que se deposita generalmente viene granulado, en polvo, de forma líquida, o en combinación. Este esquema se cumple para la producción piezas dentales, prótesis, andamios óseos, piezas de la Sagrada Familia o casas completas. En esta categoría están las impresoras 3D, en sus distintos tipos, como las de extrusión de plástico, las de extrusión de metal, las de polimeración por láser (procedimiento llamado estereolitografía), las de polvo y resina, entre otras. Ejemplos de estas máquinas son: Makerbot, RepRap, Zprinter, las máquinas de gran escala de Enrico Dini, entre otras.

debido al desarrollo de un sistema paramétrico de teselado relacionado con la variable de curvatura de la superficie.

La tercera estrategia, de plegar, es posible gracias a la mescla de una tecnología de corte y la de plegado. Con este se pueden hacer estructuras parecidas al origami.

CONTEXTO

La cuarta estrategia, de tallar, se origina en el maquinado CNC de materiales sólidos, por ejemplo, paredes de madera, o de espuma.

También, de elementos que se hacen gracias al tallado de su matricería.

34 >

La última estrategia es la de formar, es decir, los elementos emergen de tecnologías de adición o de formado, como las partes de la Sagrada Familia que se imprimen o las placas de termo formado.

Podemos señalar que cuando se aborda un proyecto de fabricación digital, es importante tener una idea de alguna de las estrategias a tratar, o la mezcla de ellas, e indagar al respecto mediante la bibliografía existente.

En quinto lugar, y volviendo a la fabricación digital, la discusión teórica tiene un eje importante en la alteración de línea de ensamble. Al ser una producción más corta, se superponen roles, por ejemplo un arquitecto que hace de constructor y operario.

En palabras de Branco Kolarevic (2009) “la fabricación digital – es decir el uso de las tecnologías digitales en el diseño y la producción material – está borrando los límites entre la concepción y la producción establecidos durante el siglo veinte. Nuevas técnicas, basadas en ciclos acoplados de diseño paramétrico y fabricación digital, están restructurando las relaciones del diseño y la producción, invitando a una interrogación cercana de la materialidad durante las primeras etapas del diseño” -15

Por otro lado, vemos cómo en el momento de la concepción creativa del proyecto, el arquitecto toma estas tecnologías distribuidas de fabricación, generando libertades de experimentar en un ciclo entre lo análogo y lo digital, como en una “artesanía digital”.

En palabras de Renzo Piano (2009): “un arquitecto debe ser un artesano. Por supuesto, cualquier herramienta es útil; en la actualidad, los instrumentos pueden incluir un computador, un modelo experimental, y la matemática.

Sin embargo, aún es una artesanía – el trabajo de alguien que no separa el trabajo de la mente del trabajo manual. Involucra un proceso circular que toma la idea al dibujo, desde el croquis a la construcción para volver a la idea”.

-16 Por lo tanto, podemos concluir que esta práctica, debido al incremento del acceso y portabilidad de las tecnologías, se acrecentará en las próximas décadas, siendo las universidades y centros de investigación, centrales en el proceso de adaptación y exploración de nichos para la construcción.

Finalmente, ¿cómo se piensa usar la fabricación digital en la investigación? Se cree que es posible utilizar distintas tecnologías y procesos para distintos momentos: corte láser para el modelado de prototipos de escala 1 a 100, impresión 3D para detalles constructivos, y propuesta de moldaje de hormigón de poliestireno expandido cortado con robot Kuka y HWC. La función de Robotic Hotwire Cuting (HWC), permite hacer cortes en el poliestireno expandido con alambre caliente. Lo maniobra un brazo robótico que trabaja con coordenadas precisas. Esta permite hacer moldaje de hormigón de poliestrireno en forma rápida y barata (McGee, 2011). Algunos estos procesos y prototipos quedaran registrados en los capítulos de desarrollo de cada modelo.

Ilustración 8 Termiteros magnéticos (fotografía). Recuperada de: http://luckytand3.files.wordpress.com/2013/09/magnetic-termite-mound-lithcfield.jpg

<1.2> CONTEXTO TIPOLÓGICO

17-(weinstok, 2008, p.27)

Las palabras de Michael Weinstok, autor del libro “The Architecture of Emergence” (2010) relacionan la morfología de una especie a la interacción con el entorno. De este vínculo emergen los distintos individuos y, en su diferenciación, se establecen distintas familias y filos. Distintos modelos o prototipos. Estas mismas especies, a su vez cambian su ambiente, adaptándolos a sus necesidades, en una relación cíclica. Ejemplo de esto es la especie Amitermes meridionalis del parque Litchfield en Australia (il. 8).

Quienes orientan su termitero según el polo magnético, controlando la ganancia solar para mantener un medio interno estable.

Este “rascacielo” orgánico, no fue diseñado desde una inteligencia central con materiales refinados; el diseño emerge desde la iteración de la prueba y error, de la memoria genética, y de una inteligencia distribuida. A esto apunta la investigación.

Ante la actual crisis medioambiental, se hace necesario entender cómo la torre de oficina se adapta morfológicamente a los problemas de su medio. En ese sentido, se toma a la torre como una forma inerte que se comporta como una viviente. Específicamente, se pregunta cuál es el contexto, cultural y tecnológico, en el que la morfología nace y se desarrolla, cuáles son los parámetros relevantes en cada generación. Conocer esto daría las bases para una nueva interpretación de las variables para los prototipos de fachada. Con esta intención se inspecciona la evolución de este tipo de construcción, desde sus inicios, aproximadamente 120 años atrás. Sobre todo en dos ciudades, Chicago y New York, debido a que en estas se encuentran los modelos a los que la torre Santa María, de Santiago de Chile, adscribió para su proyecto, según lo conversado con el arquitecto del proyecto (ver anexo).

Una de las principales características del

< 37 Piel estructural - José Miguel Armijo

“Todas las formas vivientes recolectan su energía y material desde el medioambiente, y las transforman en cuerpos y tejidos, con el objetivo de crecer, reproducirse y sobrevivir.

D’arcy Wentworth Thompson argumenta en “On Growth and form” que la morfología de las formas vivas tiene un “aspecto dinámico”. Es decir, las formas vivientes con su morfología, interpretan en términos de fuerza, las operaciones de energía” .

CONTEXTO

<1.2.1> HISTORIA MORFOLÓGICA DE LA TORRE

CONTEXTO

38 >

Ilustración 9 Home insurance Building.

Ciudad: Chicago.

Años: 1884 – 1931 Altura: 54.9 mts.

Arquitecto: William le Baron Jenney (fotografía) Recuperado de http://www.strayboots.cominfactuationworld-first-skyscraper.gif

Ilustración 10 Reliance Building Ciudad: Chicago.

Años: 1891 Altura: 61 mts.

Arquitectos: Daniel Burnham, John Wellborn Root, Charles B. Atwood (fotografía) Recuperado de http://www.inetours.comChicagoimagesArchReliance_3177.jpg03-03_1872x2808_chicago_reliance_building.jpg

proyecto de torres es que ha evolucionado junto a la tecnología . El acero de la revolución industrial, la electricidad, los ascensores, más adelante el aire acondicionado, las redes telefónicas y la informática son algunos ejemplos de tecnologías que modificaron el sistema de variables sobre el que se proyecta. Nos detendremos en modelos representativos de ciertas épocas para analizar su morfología. Estos se corresponden con los ejemplos dados en los libros “High Rise Manual” (2003), editado por los alemanes Johann Eisele y Ellen Kolft, “Delirio de Nueva York” (2004) de Rem Koolhas, y “Técnica y Arquitectura en la Ciudad Contemporánea 1950-2000” (2000) de los ibéricos Iñaki Ábalos y Juan Herreros. Quedarán fuera de este recorrido los proyectos de Le Corbusier: el Rascacielos cruciforme de 1930, El rascacielos cartesiano del 1937, el rascacielos lenticular 938, los proyectos soviéticos de la guerra fría, los aportes de

Louis Kahn, híbridos programaticos como el Downtown Athletic building, entre otros.

La historia del edificio como torre de oficina nace a finales del siglo XIX en la ciudad Estadounidense de Chicago. Se origina en la industrialización y la acumulación capitalista con el objetivo de otorgar un espacio construido para la administración del trabajo. Como lo expone Horacio Torrent en su editorial “el proyecto de los lugares de trabajo”: “No parece extraño que la administración como actividad se convirtiera en la gran demandante de espacio para su desarrollo. Siendo la tarea administrativa, la que estudiaba los tiempos, planeaba las tareas controlaba el input-output de la fábrica, establecía estándares y rutinas de trabajo, necesitaba entonces de una definición arquitectónica. Mientras que en la fábrica se producen los objetos, la torre de oficina es donde se controla la logística delprocedimiento para crear dichos objetos” (Torrent, 2007, p. 12)

Pero no tan sólo la administración, sino también el desarrollo del acero y del ascensor de Elisha Otis fueron parte de la génesis. “A principios de la década de 1880, el ascensor se encuentra con la estructura de acero capaz de sostener los territorios recién descubiertos sin que ella misma ocupe espacio. Gracias al esfuerzo mutuo de estos dos adelantos cualquier solar dado puede entonces multiplicarse indefinidamente para producir esa proliferación de superficie útil que llamamos “rascacielos” (Koolhas, 1978, p.82). Rascacielos será una palabra que se verá utilizada en modelos posteriores, puesto que en un principio las torres tenían la morfología de un bloque.

El Home Insurance Building (il. 9) y el Reliance Building (il. 10) son de los primeros “bloques”. Sus morfologías se caracterizan por ser compactos, de hasta 60 metros de altura, de cerramientos opacos inte-

rrumpidos por ventanas. Por esto reciben el nombre de “bloque” (Eisele, J. y Kolft, E. 2003). En estos primeros edificios, el eclecticismo se hace patente, con estilos reminiscentes al neoclásico y neogótico en sus fachadas cubiertas con terracotas con relieves, gárgolas, bajo relieves, y aceros que hacia el interior presentaban terminaciones con ornamentaciones barrocas.

Sin embargo, la aceleración de la tecnología y la presión de los agentes inmobiliarios se mezclaron para llevar al bloque a ocupar la máxima altura posible por la estructura de retícula de acero y la manzana completa.

Este es el caso del Masonic Temple de 1892 (il. 11) y después, en Nueva York, el edificio Equitable y el Woolworth Bulding (il. 12).

El primero fue una gran construcción que llegó al máximo posible en altura y extensión en su manzana. Sin embargo, esta masividad

CONTEXTO

Ilustración 12 Woolworth Building Ciudad: New York.

Años: 1913 Altura: 241.4 m Arquitectos: Cass Gilbert (fotografía) Recuperado de http://skyscrapercenter.com/ images/albums/userpics/10002/Woolworth_Overall2_ MGa.jpg

< 39 Piel estructural - José Miguel Armijo

Ilustración 11 Masonic Temple Ciudad: Chicago.

Años: 1892 – 1939 Altura: 92 mts.

Arquitectos: Daniel Burnham, John Wellborn Root (fotografía) Recuperado de http://en.wikipedia.org/wiki/File:Chicago_Masonic_Temple_Building.jpg

CONTEXTO

40 >

Ilustración 13 Barclay-Vesey Building o Verizon Building Ciudad: New York.

Años: 1922 Altura: 152 m Arquitectos: Ralph Walker (fotografía) Recuperado de http://c.hprints.net/md/27/27224barclay-vesey-building-new-york-city-1927-babylonian-skyscraper-photo-hprints-com.jpg

Ilustración 14 Empire State Building Ciudad: New York.

Años: 1931 Altura: 381 m antena 443.2 m Arquitectos: Richmond Shreve, William Lamb y Arthur Harmon (fotografía) Recuperado de http://upload.wikimedia.org/ wikipedia/commons/c/c7/Empire_State_Building_from_ the_Top_of_the_Rock.jpg

Lo que sucedió durante los años ‘30 y ‘40 del siglo XX es la purificación del lenguaje estético del retranqueo del “lustrín” llegando al “rascacielos” que sería la manera de mediar entre un interés compositivo y la presión inmobiliaria de llegar hasta el límite de la norma. Los máximos exponentes de este modelo son el Empire State Building (il. 14) y el Chrysler Building. Este tipo de edificio instaura un nuevo lenguaje donde la estructura de esqueleto de acero llega a su límite de altura (381 y 319 metros). La fachada tiene incrustaciones de metal y hormigón con relieves ornamentados.

El retranqueo es trabajado como una composición donde la máxima altura es alcanzada con una coronación en punta y una antena, de ahí el nombre de rascacielos.

Estos edificios, y el modelo de “rascacielos” de los ‘30 son interrumpidos debido a la crisis económica y las guerra mundiales. Será reemplazado por las ideas de eficiencia y las nuevas tecnologías en acero, vidrio y producción en serie.

CONTEXTO

El Woolworth Bulding (il. 13) es importante de mencionar por dos razones: primero, por el simbolismo de la anexión de la torre y, segundo, sirve de modelo para las leyes que impulsan el desarrollo del “lustrín”. En primer lugar, veremos que la torre es construida anexa al bloque, de esqueleto metálico, y le permite llegar a mayores alturas con una menor sección de planta. Esto permite simbólicamente, entre otras, ser el edificio más alto del mundo. En segundo lugar, el retranqueo que exhibe será determinante para las leyes de zonificación de 1916 de Nueva York, que en espíritu, también, influirán en otras ciudades como Santiago. Estas trazan en cada lote una envolvente imaginaria que define el límite de los edificios incentivando un retranqueo ejemplificado en la morfología del tipo bloque y torre. Con este modelo se busca que los arquitectos y clientes respeten un espacio vacío para las edificaciones del barrio, con el objetivo de asegurar la llegada de radiación solar directa a las superficies de los predios vecinos. La llegada de la insolación algunas horas del día es necesaria para eliminar bacterias, entre otros beneficios.

Sin embargo, la presión de los inmobiliarios a ocupar hasta el límite de la legislación propició la aparición del “Lustrín” o “torta

de matrimonio”. Un retranqueo continuo que tiene como variable principal respetar la rasante impuesta por la legislación más que asegurar la insolación. Pero, además, permitía hasta un 25% del solar libre de altura después de cumplir la primera variable. Esto caracteriza a edificios tales como el Barclay Vesey Building (il. 13). Éstos son edificios masivos que ocupan toda la manzana con el afán de buscar la máxima rentabilidad del 25%. Este modelo se ve hasta los años ‘30 en New york y Chicago. Sin embargo, continúan en diversas partes del planeta cuando se mezclan las variables antes descritas. En Santiago es conocido como “lustrín” debido a la similitud con el artefacto usado por los zapateros para lustrar.

< 41 Piel estructural - José Miguel Armijo

provocó que el vecindario sufriera un deterioro: “Con el edificio Equitable el proceso de reproducción pierde su credibilidad debido al nefasto deterioro – tanto financiero como ambiental- que ocasiona a su entorno. Su sombra, por si sola, reduce las rentas en una extensa zona de propiedades colindantes, mientras que el vacío de su interior se rellena a expensas de sus vecinos. Su éxito se mide por la destrucción de su contexto. Ha llegado el momento de someter a alguna reglamentación esta forma de agresión arquitectónica” (Koolhas, R. 1978, p.107). Esto propicia el próximo modelo morfológico: el lustrín.

CONTEXTO

42 >

Ilustración 15 Seagram Building Ciudad: New York.

Años: 1958 Altura: 157 m Arquitectos: Ludwig Mies van der Rohe. Lobby de Philip Johnson (fotografía) Recuperado de http://lebbeuswoods.wordpress. com/2007/11/06/noblesse-oblige/

Ilustración 16 World Trade Center Ciudad: New York.

Años: 1973 Altura: 417 m Arquitectos: Minoru Yamas y la oficina Emery Roth & Sons (fotografía) Recuperado de http://upload.wikimedia.org/ wikipedia/commons/c/c5/World_Trade_Center,_New_ York_City_-_aerial_view_(March_2001).jpg

El siguiente modelo es el de la “torre de oficina” que será ligada al movimiento moderno, y con los parámetros del estilo internacional.

Es un volumen más alto que ancho, sin retranqueos ni puntas (aunque cobijan antenas, helipuertos y otros elementos de cumbre).

Algunas veces, la operación de proyecto permite anexar una plaza de acceso o de una placa, es decir, un edificio extenso de unos pocos pisos de altura. Frente al modelo, Iñaki Ábalos dice: “Esta rectificación de la burocracia, fuera de cualquier connotación peyorativa, fue interpretada simbólicamente por los más dotados, como Mies van der Rohe, a partir de prismas rectilíneos de acero y vidrio, climatizados artificialmente, organizados como anillos en torno a un núcleo de comunicación.

Edificios como el Seagram Building de Nueva York y en España el fabuloso BBV de Sáenz de Oiza dieron forma definitiva e imperecedera a esta concepción.” (Ábalos, 2009, p. 249). En

efecto, el Seagran Building (il. 15) se transforma en el prototipo de sus variables originales, es decir, una fachada de acero estructural y vidriada, un núcleo de circulaciones también estructural y de planta libre. Además de perfiles de acero, por fuera de la línea de cerramiento, para acentuar la verticalidad del prisma. Las fachadas son indiferenciadas a su contexto, es decir, son identicas. Esta configuración será perseguida por otros proyectos alrededor del mundo, constituyendo la idea de la “torre de oficina”.

La torre de oficina gana autonomía y presencia mundial como símbolo de eficiencia. Su construcción da cuenta de ello con la denominación del “muro cortina”, es decir, la fachada de vidrio y con variaciones en su estructura. En algunos casos, en vez de acero se trabaja el hormigón, dependiendo de las condiciones locales. Casi sin elementos secundarios ni de decoración, la fachada es hermética

gracias a otro invento: el aire acondicionado.

De esta manera, se deja de lado la ventilación pasiva, dejando las funciones de ventilar, calentar y refrescar al aire acondicionado.

estéticos. El modelo más clásico de este tipo de edificio es el AT&T Building (il. 18). En Santiago y en otras ciudades de economías emergentes y globalizadas, este modelo es recurrente. No sólo hay vidrio, acero y hormigón en la fachada, sino que elementos opacos como plásticos, coronaciones con reminiscencias de todos los estilos. Todo esto para dar un simbolismo, y potenciar una marca para los clientes y usuarios del modelo de torre de oficina. La arquitecta Farshid Moussavi en su libro “La función del ornamento” (2006) se suma a otros teóricos tales como Robert Venturi y Denise Scott Brown, quienes “denuncian que el paradigma modernista es cínico e inocuo, y proponen que el ornamento reemplace la transparencia” 18(Moussavi, 2006, p. 7 ).

En los años ‘60, los máximos exponentes fueron las torres gemelas de Nueva York (il.

16), un conjunto de varias torres en torno a una plaza, siendo estas torres las que quedarían expuestas hacia el río Hudson.

Esta fue la configuración y modelo a imitar con el proyecto de las torres Santa María en Chile en los ‘70 (il. 17). A pesar de que la torre de oficina es lo predominate, existieron en los ‘70 y ‘80 nuevos modelos que buscaron diferenciar las fachadas y el edificio en general, generando identidad del modelo.

El modelo fue conocido como “postmoderno”, tanto por la época que se desarrolló, como por las ideas de revitalizar la diferenciación de su fachada a través de inventos

CONTEXTO

Ilustración 18 Sony Tower, ex AT&T Building Ciudad: New York.

Años: 1984 Altura: 197 m Arquitectos: Philip Johnson , John Burgee Shankbone, D. (2007) Sony Building (fotografía) Recuperado http://it.wikipedia.org/wiki/File:Sony_Building_by_David_Shankbone_crop.jpg

< 43 Piel estructural - José Miguel Armijo

Ilustración 17 Torres Santa María Ciudad: Santiago.

Años: 1980 Altura: 110 m Arquitectos: Yves Besancon, y la oficina Alemparte Barreda y Asociados (fotografía) Recuperado de http://goo.gl/8dJZYr.

CONTEXTO

44 >

Illustración 20 Beekman Tower Ciudad: New York.

Años: 2010 Altura: 265 m Arquitecto: Frank Gehry (fotografía) Recuperado de http://static.panoramio.com/ photos/large/42210143.jpg

Ilustración 21 Aqua Tower Ciudad: Chicago Años: 2009 Altura: 261.8 m Arquitecta: Jeanne Gang (fotografía) Recuperado de http://upload.wikimedia.org/ wikipedia/commons/c/cf/Aqua_Tower_Chicago.jpg

Por otro lado, podemos hablar del edificio Aqua Tower, diseñado por la arquitecta Jeanne Gang (il. 21). El edificio está en una zona de Chicago rodeado de otros edificios.

Para aproximarse a las vistas de la ciudad, el diseño cumple la extrusión de balcones hasta los 3,7 metros. Al mismo tiempo se trabaja el conjunto como un sistema de secciones ondulantes. Este tiene un interés compositivo que mimetiza las piedras de depósitos de limo. Nuevamente, las variables se acercan más a una expresión tectónica del total gatillado por el comportamiento local .

En esta investigación se intenta hacer que la tectónica del edificio esté gatillado por las variables de desempeño. Pensando que igualmente,

CONTEXTO

Ejemplo del modelo paramétrico es el edificio residencial Beekman Tower (il. 20), construcción que comenzó el 2006 y cuya apertura se realizó durante 2010. El arquitecto es Frank Gehry que desde el 2000 en adelante, ha propuesto edificios que responden variables tales como a la estructura, la fabricación y la ornamentación. En este edificio, la morfología del prisma modernista se intensifica y complejiza, en palabras de su autor , integrando la experiencia del bow window de los primeros bloques (como el Reliance), a una fachada de geometría paramétrica. El arquitecto también hace énfasis en la expresión tectónica del total de la torre, acercándose a los postulados de parametricismo de Shumacher.

se propone una estética y ornamento, pero supeditada al desempeño total y local de la fachada estructural.

< 45 Piel estructural - José Miguel Armijo

Pero Moussavi se distancia de los últimos modelos, impulsando uno paramétrico que incluirá las variables ornamentales del posmoderno, con las funcionales del modernismo, en una modelación paramétrica que, además, integra información desde otras variables.

Ilustraciรณn Resumen Armijo, J. y Monasterio, M.(2014) Resumen evoluciรณn morfolรณgica de la torre (esquema).

Ilustraciรณn 22 Armijo, J. (2014) Planta de contexto superpuesto a condiciรณn geogrรกfica actual (imagen).

<1.2> CONTEXTO TIPOLÓGICO

ORIGEN Y CONTEXTO El encargo de la torre se genera a partir del impulso económico de los años setenta.

Demandando espacio para oficinas y la búsqueda de proyectar una imagen de estabilidad y de florecimiento del capitalismo neoliberal para Chile y Santiago.

Este proyecto fue trabajo de la oficina Alemparte y Barrera, siendo parte del proyecto el arquitecto Yves Besançon . El planteamiento trataba de un par de torres gemelas (il. 17). La idea original fue dividida en dos torres debido a que los dos grupos que eran dueños, del terreno y del proyecto, separaron su sociedad. Por lo tanto, lo que ha constituido la marca icónica del Santiago de los años ochenta fue una única torre (il. 25) Según el proyecto original, las torres estaban dispuestas en una diagonal que se encuentra dirigida hacia el norte (il. 22). La localización del conjunto quedó cercana a las autopistas, lo que hace que la torre tenga un alcance metropolitano en cuanto a su conectividad

vial.

La morfología de la entrada al conjunto de las dos torres estaba marcada por una plaza bajo el nivel de calle (il. 23).

A un costado del edificio hay un hotel, lo cual podría informar sobre el uso de un nuevo proyecto de torre. De hecho, la tendencia es mezclar usos, y permitir que la morfología quede abierta al cambio en el tiempo.

“Nosotros hemos hecho proyectos en el otro terreno y los hemos aprobado en la municipalidad. Lo que pasa es que no nos ha resultado hacer ningún proyecto. Ningún inversionista va a querer hacer esta misma torre porque son muy pocos metros. Económicamente el sistema no resulta, se termina lo de las torres gemelas y va a ver que tener otro edificio, distinto: más grande, más alto y tal vez mixto”, comentó Yves Besançon.

Sin embargo, como veremos más adelante en los prototipos se opto por preservar el espíritu del proyecto a escala de master plan. i Entrevista en capítulo 6.1, frases en cursiva sin referencia provienen desde ahí.

< 49 Piel estructural - José Miguel Armijo

Ilustración 23 Armijo, J. (2014) Corte transversal proyecto original 1976 (imagen).

CONTEXTO

<1.2.2> PROTOTIPO 00: TORRE SANTA MARÍA.

CONTEXTO

50 >

IIlustraciรณn 24 Armijo, J. (2014) Planta de conjunto y planta tipo de 1976 en base a planos originales(imagen).

Piel estructural - JosĂŠ Miguel Armijo

< 51

CONTEXTO

CONTEXTO

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Ilustración 25 Torre Santa María fotografía actual (fotografía) Recuperada de http://upload.wikimedia.org/ wikipedia/commons/thumb/e/e2/Torre_Santa_Maria_en_ Santiago_de_Chile.JPG/724px-Torre_Santa_Maria_en_ Santiago_de_Chile.JPG

Ilustración 26 Construcción de fachada muro perforado (fotografía) Recuperada de http://www.skyscrapercity.com/ showthread.php?t=1578618

LA MORFOLOGÍA DE LA TORRE

El conjunto iba a estar dispuesto al lado del río lo que le daba un espacio vacío asegurado, convirtiéndose en el paisaje a observar. Por otro lado, el cerro cualifica de otra manera la fachada que enfrenta esa posición.

Su nivel 0,0 de proyecto está a los 610 metros sobre el nivel del mar. La altura entre los pisos es de 3,3 metros contando el espacio que hay entre los niveles de terminado de piso. Descontando el grosor de la losa y el

Las plantas de oficinas que oferta esta torre son alrededor de 560 m2. Este espacio es muy ajustado para una oficina corporativa según los estándares actuales. En comparación, el Costanera Center tiene en total unos 2400 m2 de los cuales 2000 m2 son para el uso general Es decir, sólo el núcleo de ascensores y circulaciones son casi del mismo tamaño que la Torre Santa María. Debido a esto, es que también el edificio es considerado de tamaño mediano según el estándar del Consejo de Torres Altas (Council of Tall Buildings ).

CONTEXTO

La torre Santa María fue uno de los primeros edificios con planta libre en Santiago, es decir, no hay pilares entre el núcleo y la fachada, dejando así un espacio de 7,5 metros aproximadamente (il. 23)

cielo americano, la altura debiera quedar aproximadamente en los 2,7 metros, lo cual es un nivel bastante bajo en comparación al estándar actual que está cerca de los 4,5 metros. En palabras de su autor: “Me habría gustado tener pisos más altos”.

< 53 Piel estructural - José Miguel Armijo

Esta torre se distingue del modelo de torre modernista debido a que su fachada simula ser un muro cortina. Su fachada es, en realidad, “muro perforado” con un núcleo rígido en el interior (il. 26). El esquema morfológico, estructural del edificio corresponde a la idea de un tubo dentro de un tubo, debido a que “crea un sistema eficiente, con un tubo interior en el centro, formado por el elevador y los shafts de servicios, y un tubo exterior rígido” 21-(Eisele, J. y Kolft, E. 2003, p.87). Este esquema es propuesto y llevado a cabo desde la oficina de arquitectura teniendo como objetivo asegurar la integridad maximizando de la rigidez del edificio, mientras que disminuye el gasto por concepto de acero.

CONTEXTO

54 >

Ilustraciรณn 27 Armijo, J. (2014) Corte por zรณcalo 1976 en base a planos originales(imagen).

LA VARIABLE ESTRUCTURAL

Las losas interiores unen la fachada con el núcleo, además de unas vigas pretensadas, prefabicadas y perforadas que, a nivel de cielo, “permiten el paso de ductos y cables”. El núcleo fue construido antes que la fachada y las losas con la técnica del moldaje deslizante, que va pasando antes que la mezcla de hormigón se seque por completo. “La idea era un núcleo sismo resistente, construido con moldaje deslizante y fachada de muro perforado”.

El diseño estructural viene desde la oficina de arquitectura, con la idea de aumentar la rigidez con el esquema de tubo rígido dentro de tubo rígido, “pensada para países muy sísmicos y con mucho viento”.

El diseño de alta rigidez en la fachada y en el núcleo, inhibe la vibración por la turbulencia del viento, según se constató en visita.

La torre Santa María no cuenta con masas sincronizadas ni con otros métodos de disipación sísmica, por lo que confía completamente en este diseño de ultra rigidez para minimizar los efectos sísmicos y de vibración.

Este fue uno de los primeros edificios altos en Santiago que ha resistido dos terremotos

El cálculo de este proyecto fue hecho por ingenieros de la oficina Arce .

CONTEXTO

Las vigas horizontales del edificio están cubiertas por una membrana vidriada que es similar al vidrio de ventana, lo que logra que la fachada aparente ser un muro de cortina, cuando en realidad está hecha de un muro perforado perimetral que se hizo con vigas de hormigón pretensadas y pilares verticales de sección terminadas en punta.

(1985 y 2010).

< 55 Piel estructural - José Miguel Armijo

La estructura está diseñada para que sea antisísmica, constituida de un núcleo resistente y un perímetro de muro perforado. (il. 26)

CONTEXTO

56 >

Ilustración 28 Armijo., J. (2014) Insolación torre Santa María, fachadas noreste y sureste (imagen).

LA VARIABLE INSOLACIÓN

Si bien, este aire acondicionado mantiene la inyección de aire frío, no se hace cargo de la insolación, el cual llega incluso a incomodar a los espacios de trabajo, cuando ingresan los paños vidriados de fachada. Ante esto, algunos oficinistas han puesto sus archivadores apilados para intentar bloquear la insolación. Como se puede apreciar en el estudio hecho con Ladybug, la insolación es mayor en las fachadas noroeste y noreste.

Este tipo de soluciones de aire acondicionado ha sido manifestación de un cambio climático en Santiago. “Cuando se hizo este edificio se pensaba que éstos no necesitaban aire acondicionado, porque Santiago tiene un clima mediterráneo”. Sin embargo, como se verá en el capítulo sobre la variable de insolación 1.4, esto ha cambiado y seguirá cambiando, pues se han prolongado las estaciones secas y ha aumentado la incidencia de la radiación solar con el progresivo aumento de las temperaturas.

Esta torre es herméticamente cerrada para que, por un lado, pueda alejarse del ruido exterior y, por otro, para aislarse de la temperatura ambiental. Sin embargo, no se consideró insolación en su diseño morfológico de fachada. La única decisión al respecto es que el proyecto esté orientado en su diagonal hacia el norte. Esto tiene como objetivo que el edificio reciba la radiación de la manera más uniforme posible.

CONTEXTO

Con este antecedente era de esperar que un sistema pensado para un clima más moderado, hoy en día esté desactualizado.

< 57 Piel estructural - José Miguel Armijo

En la torre Santa María, el sistema ambiental está abordado desde dos perspectivas. La primera, es un espejo de agua que hay en la base que rodea la torre, cuyo propósito era enfriar ductos al interior del edificio.

El sistema funcionaba cuando el agua del espejo se evaporaba. El agua, al entrar al ducto, ocupaba el espacio que dejaba el aire caliente que era generado por ocupación.

Este sistema no resultó. En la actualidad esos shaft no tienen uso y la pileta se encuentra vacía. El segundo sistema, el cual está vigente, consta de unas torres de enfriamiento las cuales están instaladas por la calle posterior a la torre. En definitiva, lo que se está usando es aire acondicionado, lo que resulta ser un gasto energético importante dentro del presupuesto del edificio.

CONTEXTO

58 >

Ilustración 29 Díaz, F. Fotografía desde azotea de Torre Santa María (fotografía). Recuperada de http://www.fotoarq.com/

Piel estructural - JosĂŠ Miguel Armijo

< 59

CONTEXTO

PARÁMETROS DE VISTAS

TECNOLOGÍAS Y SISTEMAS

La torre Santa María fue uno de los primeros edificios en cruzar la barrera de los 100 metros de altura en Santiago. En ese tiempo, no era tan evidente la importancia de la vista y su alcance en el territorio. Actualmente sí lo es debido a la mayor conglomeración de edificios, como veremos en la variable de Isovistas. La disposición en diagonal del edificio también estaba enfocada en tener vista hacia el poniente, sur y oriente.

La torre de Santa María tiene un uso cotidiano de tecnologías y sistemas, los que han tenido que ser renovados varias veces. Hay ocho ascensores, los que se hacen poco en las horas de mayor congestión, por lo que se recomienda por lo menos 10.

En el lado suroriente fue construido posteriormente la torre del Hotel Sheraton, el que se convirtió en un oclusor de la vista en esa dirección. En la espalda de la torre está el cerro San Cristóbal a unos 70 metros de distancia en su parte baja. Sin embargo, la cercanía con el cerro le otorga a la vista una cualificación especial, puesto que está lleno de vegetación, lo que genera un paisaje más íntimo.

El sistema de aire acondicionado ha tenido que ir evolucionando acorde a las tecnologías disponibles. Además, con el tiempo se le han sumado al edificio sistemas de prevención de incendios, alarmas, redes inalámbricas de internet, etc.

En cuanto a su diseño, no existía en ese momento Autocad ni un sistema de modelación digital 3D. Todo el diseño de la torre fue hecho a mano.

Con este antecedente era de esperar que un sistema pensado para un clima más moderado, hoy en día esté desactualizado.

Esta torre es herméticamente cerrada para que, por un lado, pueda alejarse del ruido exterior y, por otro, para aislarse de la temperatura ambiental. Sin embargo, no se consideró insolación en su diseño morfológico de fachada. La única decisión al respecto es que el proyecto esté orientado en su diagonal hacia el norte. Esto tiene como objetivo que el edificio reciba la radiación de la manera más uniforme posible.

Sin embargo, los planos están disponibles en microfilm desde los cuales se obtuvo una copia. El producto de esta tesis es dibujar estos planos y modelarlos en 3D a través Rhinoceros.ii

ii Pueden ser consultados al autor vía mail jiarmijo@uc.cl

<1.3> VARIABLES <1.3.1> VARIABLE ESTRUCTURAL

El diseño de la estructura de una torre parte por establecer un modelo morfológico de descarga de las fuerzas gravitatorias y ambientales al piso. En base a estos esquemas, los proyectos van especificando sus cualidades: el tipo de material de la estructura, la subdivisión de los espacios, las terminaciones, las tecnologías y equipos, hasta las ideas estéticas que proyectan a la ciudad.

A modo general, se hace la comparación de una torre con una viga empotrada en un extremo. Es decir, la carga gravitacional, linealmente distribuida en la viga, tiene que ser resistida por el material y su coherencia interna. En el caso de la torre, por el esquema morfológico.

Para entender las variables estructurales y de qué manera se utilizará en la modelación paramétrica, veremos: primero, cuáles son las variables de carga que se contemplan para la experimentación de la modelación de fachada y, segundo, cuáles son los métodos de diseño estructural, entre los que se encuentra la optimización topológica.

CONTEXTO

23-(Picon, 2003)

Antoine Picon en “Architecture, science, technology and the virtual realm” relata cómo la noción de estructura es introducida desde el estudio de las partes de un organismo. Gracias a esta perspectiva, se desarrolla parte central de las disciplinas de arquitectura e ingeniería. Para las torres de oficina es necesario que la variable estructural, entendida tanto organización como forma resistente, cumpla con un modelo de edificación (ver capítulo 1.2 Historia morfológica de torres) caracterizada por su masividad, y por su ocupación; por ejemplo, la torre Santa María se proyectó pensando en 1659 ocupantes distribuidos en 30 pisos.

< 61 Piel estructural - José Miguel Armijo

“Las colaboraciones de la ciencia y la arquitectura han llevado a la producción de conceptos y nociones que han sido formativas para la disciplina, ¿Qué habría sido de la arquitectura del siglo XIX sin la noción de estructura? Esto resulta de una serie de intercambios entre la arquitectura y el estudio de los seres vivos. De hecho, la palabra francesa “estructura” fue usada primero para designar la organización interna del cuerpo y sus varios órganos, antes de referirse a los edificios”

CONTEXTO

62 >

Ilustraciรณn 30 Armijo, J. (2014) variables estructurales para la investigaciรณn y fuentes (esquema)

Las cargas, que el esquema de tubo dentro de tubo rígido debe soportar, son las mismas que deben afrontar la gran mayoría de los otros modelos. Estas son, en primer lugar, las cargas de peso propio y las cargas vivas; en segundo lugar, las ambientales, las cuales están divididas en las de sismo y las de viento.

En primera instancia, el peso propio (Dead Loads o DL), es el peso proveniente de la estructura. Esto varía según el tipo de material.

Por otro lado, las cargas vivas (Life Loads o LL), son todas aquellas que provienen desde la ocupación del edificio: usuarios, muebles, objetos, etc. Son reguladas mediante tablas de valores promedio, a nivel internacional, y se diferencian según el uso de los espacios: oficinas, lobbies y zonas de tráfico. Se utilizarán los valores de la norma chilena, considerando la mitad del peso total por sección de piso: 250 kg/m2.

En segundo término, las cargas ambientales corresponden a las fuerzas provocadas por el viento, los sismos, la nieve y la radiación solar.

Estas dos últimas no serán consideradas en este estudio.

Por un lado, las cargas de viento (Wind Loads WL) es un tema importante, ya que mientras más alto el edificio, éste está más expuesto a ellas. Estas cargas, que se caracterizan por ser constantes, pueden hacer vibrar, oscilar e inclusive, tumbar al edificio. Por eso es importante edificar teniendo en cuenta las características del viento en el lugar, cuál es su intensidad y la frecuencia.

En la normativa chilena (nch 432 of 71), existen tablas con valores estándares para el empuje del vector por m2 de fachada, las que se desprenden de la formula indicada en la

CONTEXTO

Una consecuencia de la morfología de torres, es que la construcción es más alta, de mayor peso, y con una menor superficie de base, que el resto de las edificaciones. Como se dijo, debido a la gran importancia de las cargas horizontales, se parece a una viga empotrada con la carga en una punta . Según el High-Rise Manual (Eisele & Kloft, 2002) en la mayoría de los edificios, la relación entre el alto y el ancho, o la atura dividida por la base, es hasta 8 . En Europa el máximo de ancho está entre los 30-40 metros; sin embargo, en Asia y EEUU puede llegar a los 50-60 metros, lo cual genera una amplia gama de configuraciones para mejorar la respuesta vertical. Como ya lo vimos en la historia morfológica del edificio (capítulo 1.2), existen distintos tipos morfológicos. Los que se acercan al prototipo 0.0, son las estructuras tubulares y dentro de éstas, las estructuras tubulares de concreto exterior. La estructura de tubo es aquella que toda la piel exterior del edificio actúa como una cascara de gran rigidez estructural, la que puede ser de muro, pilares, diagonales o combinación. También se ocupa el concepto de tubo dentro de un tubo, definiendo que existe la fachada que es una estructura y existe otra dentro que es el núcleo, las cuales están unidas por los pisos.

Además de algunas características que forman parte del diseño como jardineras o piscinas, todos son considerados parte del peso propio. De manera genérica, se utiliza una carga de una tonelada por metro lineal para ser distribuidas en el ancho de la fachada. Este valor considera el peso de vigas y lozas, el cual es compartido con el núcleo que se llevaría la otra mitad de las cargas. Corresponden con las cantidades usadas en el Fondecyt n°1100374 (Cárdenas, 2011), para un espesor máximo de 40 centímetros.

< 63 Piel estructural - José Miguel Armijo

CARGAS DE FACHADA DE TORRE DE OFICINA

CONTEXTO

64 >

Ilustración 31 Nch 432 of 71 (1971) Tablas de cargas de vientos (WL) (tabla)

IIlustración 32 Catenarias de Gaudí, método experimental (fotografía).

Finalmente, aunque los sismos no tienen una frecuencia como los vientos, tienen una gran influencia en la estructura debido a la gran cantidad de energía que liberan en un menor tiempo. Esto provoca distintos movimientos tipo látigo en los edificios, los cuales son recogidos en la norma chilena de diseño sísmico y en el análisis modal espectral.

Chile está justo situado en el lugar donde dos placas tectónicas (Sudamericana y de Nazca) convergen, por lo que los diseños estructurales deber recoger la información que se ha ido acumulando desde el registro científico de los sismos. Para esta investigación se abordará el comportamiento de los edificios desde la idea de asegurar la rigidez de la fachada, como en el modelo del prototipo 0.0, método que también recoge el Fondecyt n° 1100374 (Cárdenas, 2011), para lo que se hace una simplificación modelando el sismo como una fuerza transversal concentrada en la parte superior del piso, correspondiente a las cargas de peso propio más un 50% de las vivas.

El diseño estructural se divide en métodos analíticos de cálculo y en modelística asociado a prototipos de experimentación.

Además, en los últimos años se han desarrollado métodos mixtos, como la optimización topológica.

Primeramente, los métodos analíticos de cálculo, han permitido hacer modelos de una coherencia predictiva ante las cargas ambientales y gravitacionales. Hacen un cálculo que logra homologar el comportamiento de los materiales para un gran número de modelos morfológicos de torre.

Es un método de diseño confiable y de gran uso a nivel mundial. Ha sido abordado por distintos softwares de cálculo estructural como Autodesk Robot, Ansys, etc, desde los cuales se puede otorgar espesores y materialidad. Dentro de estos métodos, está el espectral y el análisis estático, los cuales se pueden encontrar en la Norma Chilena de Diseño Estructural 433 (INN, 1996). Esta norma es utilizada para la mayoría de las construcciones en Chile. Además de un gran número de sistemas de cálculos de fuerza, materiales, rigideces, como se puede ver en la tabla de cargas de viento al final de este capítulo.

Segundo, los modelos experimentales estudian las estructuras en modelos de una interpretación aproximada al material. Han sido fecundos en nuevos esquemas estructurales, como las catenarias y las superficies de revolución. A esto, Robert Ricolais, lo denominó como las “estructuras de las estructuras” (Ábalos, 2000, p. 54). Dentro de estos modelos se pueden encontrar los hechos por Antoni Gaudí y el mismo Robert Ricolais,

CONTEXTO

METODOLOGÍAS DE DISEÑO ESTRUCTURAL

< 65 Piel estructural - José Miguel Armijo

ilustración 31. Las tablas con valores para la ciudad se indican en la ilustración 30.

CONTEXTO

66 >

Ilustración 33 Catedral Sagrada Familia Gaudí (fotografía).

Miguel Fisac y el alemán Frei Otto. Estos modelos tienen la intención de encontrar formas o, como se llama en inglés, “form finding”, para nuevos esquemas estructurales. En ellos se comienza con una interpretación del propósito de la estructura y se le van haciendo ajustes a medida que se van acercando al objetivo. Por ejemplo, Gaudí (il. 32), indaga con un sistema funicular de catenarias, el camino de las cargas estáticas de la estructura. Con el objetivo de descubrir el trazo de la distribución de la piel estructural para las torres de la catedral

(il. 33), mientras que, al mismo tiempo, hizo ajustes en vivo al modelo agregando y reduciendo los pesos. (Burry, M. & Burry, J., 2010).

Finamente, nuevas metodologías, como la optimización topológica, reúne la experimentación de la morfología con el cálculo paramétrico para encontrar nuevos tipos y usos para la estructura. Es en esta metodologíazz que reúne ingenieros estructurales y arquitectos en un trabajo colaborativo en línea, que la investigación centra parte de su desarrollo.

Ilustración 34 Patrón de huesos, Imagen de “una arquitectura normal de hueso de la tercera vertebra lumbar de una mujer de 30 años” (fotografía). Recuperada de http://www.brsoc.org.uk/gallery/images/12lg.jpg

<1.3> VARIABLES <1.3.1> VARIABLE ESTRUCTURAL

24- (Ricolais en Bendsøe & Sigmund, 2003,

p.7)

Las palabras de Robert Le Ricolais nos hablan de su búsqueda por encontrar un patrón mediador entre la materia y el vacío que respondan a las fuerzas estructurales a las que está sometida un objeto. Un ejemplo de la emergencia de este patrón se encuentra en la constitución microscópica de los huesos (il.

34). Estos van calcificando los caminos de las fuerzas de tracción y compresión, a medida que son necesarios para cada individuo, variando el peso y la forma del patrón. Es una manera orgánica de implementar una rutina de optimización estructural. En este capítulo veremos como la optimización topológica se ha convertido en una búsqueda que mezcla la experimentación con el cálculo. Para esto, veremos, en primer lugar, qué se entiende por optimización estructural y cuáles son los tipos que existen; segundo, cómo se define la optimización topológica de estructuras continuas; luego, una breve reseña del estudio académico y autores relevantes; en cuarto lugar, en qué plataformas digitales se han sistematizado los algoritmos y, finalmente, en qué aplicaciones se han trabajado en diseño y arquitectura.

En primer lugar, la optimización estructural “persigue encontrar el mejor comportamiento para una estructura mientras satisface restricciones tales como la cantidad de material.

Esto último, ha ganado relevancia debido a la escasez de material, el impacto ambiental y la competencia tecnológica; consideraciones que demandan estructuras ligeras, de bajo coste y de gran performance” 25- (Huang X. & Y.M. Xie 2010, p.1). Se constata que la búsqueda incumbe, además de a la arquitectura, a la producción industrial en general.

La optimización estructural se puede clasificar en cuatro categorías: dimensiones, materiales, formas y topologías (il. 35). La primera, optimización de dimensiones, es

< 69 Piel estructural - José Miguel Armijo

”El arte de la estructura consiste en dónde poner los vacíos”

CONTEXTO

<1.3.1.2> OPTIMIZACIÓN TOPOLÓGÍCA

CONTEXTO

70 >

Ilustración 35 Bendsoe, M.P., Sigmund, O. (2003) P. 2. Tipos de optimización estructural: dimensiones, materiales, formas, topológica (imagen).

la forma tradicional bajo laque se realiza el cálculo estructural, donde la optimización se da en el dimensionamiento de elementos estructurales en esquemas previamente definidos. La segunda, la optimización de materiales, supone el análisis de la composición de un elemento estructural y la optimización de la disposición de uno o más materiales, en cada uno de sus componentes. La tercera, la optimización de formas, supone el trabajo con elementos de tamaño y materialidad fija, sobre los que se modifica ciertos parámetros que redefinen la forma de estos elementos pero sin variar la cantidad, disposición ni ningún otro parámetro. La cuarta es la optimización topológica, la que se tratará en profundidad.

En segundo lugar, Huang y Xie definen a la optimización topológica de estructuras continúas como “la búsqueda de los diseños óptimos, en un dominio definido, mediante la

determinación de los mejores lugares y formas de las cavidades” (Huang X. & Y.M. Xie, 2010, p. 1).

En este sentido, la optimización topológica busca mediante las herramientas de cálculo lo que Le Ricolais proponía de manera experimental medio siglo atrás: la búsqueda del vacío funcional en la masa.

En términos matemáticos se apoya en el método de elementos finitos para realizar los cálculos estructurales, a partir de cuyos resultados va añadiendo, eliminando o redistribuyendo el material. La malla de elementos tiene dos características, es de una gran densidad y sus elementos son minúsculos otorgando una resolución que permite encontrar nuevas morfologías al problema estructural. En términos de cargas, el dominio puede ser cargado con fuerzas puntuales o distribuidas, haciendo una suma vectorial en caso de que las cargas tengan

distintas distintas magnitudes y direcciones. Además, parte del dominio puede ser definido como puntos de fijaciones o empotramiento. Por otro lado, es posible establecer lugares “islas” donde no existirá masa, como ventanas o vacíos pre definidos, los que cambian la distribución de la masa.

En tercer lugar, el estudio matemático de la optimización topológica comenzó con la publicación del paper “Generating optimal topologies in structural design using a homogenization method” de Martin P. Bendsøe y Noboru Kikuchi (1988). La investigación se centró en implementar un algoritmo para la ordenación espacial y para la conectividad morfológica ante los esfuerzos de un objeto. Desde ese entonces, tomó lugar una proliferación de investigaciones y algoritmos orientados a este tipo de optimización. En 1997 apareció el primer libro que recoge las ideas de la optimización estructural. El texto fue escrito por

Grant Steven y Mike Xie. Este último continuó en esta línea de investigación y, junto a Xiaodong Huang, publicaron el 2010 el libro “Evolutionary topology optimization of continuum sctructures”, texto que señala que esta metodología es para investigadores de diversos campos, como lo es la ingeniería civil, mecánica o aeroespacial; la ciencia biomédica y la arquitectura.

En cuarto lugar, para trabajar con la optimización topológica estructural se puede utilizar el trabajo de los investigadores antes nombrados para sistematizarlos en plataformas digitales. Por ejemplo el algoritmo de 99 líneas escrito para Matlab (Bendsoe, M. P., & Sigmund, O. 2003) fue adaptado por el ingeniero del Fondecyt n°1100374 Felipe Cárdenas (2011) para su investigación. Por otro lado, el ingeniero investigador Matías Ríos (2010) trabajo otro tipo de algoritmos (Xie, Stevens, 1993) (Xie et al. 2005).Una de

CONTEXTO

< 71 Piel estructural - José Miguel Armijo

Ilustración 36 Armijo, J. (2014) Viga empotrada con optimización topológica (imagen).

CONTEXTO

Ilustración 37 Armijo, J. (2014) Complemento de Rhinoceros 3d y Grasshopper: Millipede (imagen)

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Ilustración 38 Centro de convenciones Qatar (fotografía). Recuperada de http://www.qatartamilsangam.com/images/QNCC-is-the-top-events-venue.jpg Arquitectos: Arata Isozaki Ubicación: Doha, Qatar Año Proyecto: 2011

En quinto lugar, las aplicaciones en arquitectura de esta tecnología son aun incipientes.

Según las consideraciones de Huang y Xie (2010) las investigaciones deben enfocarse en dos puntos: la aplicabilidad a problemas de diseño y facilitar el acceso a la tecnología de los arquitectos e ingenieros practicantes.

Con respecto a la aplicabilidad, uno de los mayores problemas prácticos es el coste de la construcción. Actualmente, para la construcción de los resultados de la optimización es necesario construir partes de encofrado que se van ensamblando -como es el caso del

centro de convenciones de Qatar- o cortar el vacío en poliestireno expandido, como veremos en la variable de fabricación digital.

Sin embargo, la impresión 3D está abriendo el camino para que esta tecnología sea útil a la hora de que los medios de producción y construcción están acortando la brecha con los medios de diseño. En el mediano plazo, cuando se piense en la impresión 3D en arquitectura e ingeniería, se relacionará a la optimización topológica. Esto mismo, está provocando el interés y la demanda de softwares, y usuarios académicos y profesionales que conozcan y sepan aplicar la optimización a problemas de diseño. Ejemplo de estos procesos, que implican métodos constructivos, profesionales y optimización topológica se encuentran en Akutagwa River Side Project en Japón, el proyecto para la nueva estación para Florencia y la iglesia de la Sagrada Familia de Gaudí. Este último proyecto es, quizás, el más emblemático. A cargo de Mark Burry, ha recibido distintos algoritmos de optimización topológica estructural y algunas de sus partes han sido impresas.

< 73 Piel estructural - José Miguel Armijo

las plataformas de mayor uso de estos algoritmos es Millipede, que es un complemento para el plug-in de Rhinoceros, Grasshopper. Fue desarrollado por Panagiotis Michalatos y Sawako Kaijima para investigación académica. Gracias a Millipede, es posible resolver problemas para morfologías en 3D y 2D. La ilustración de la viga cargada se hizo con este software. Funciona elaborando definiciones que suman distintos elementos, como las áreas de fijaciones, de cargas, las áreas de densidad y de vacíos, más un módulo de análisis finito, que es el que detona la optimización topológica. En esta investigación se usarán las plataformas antes descritas.

CONTEXTO

Ilustración 39 Fachada de la Pasión , optimización topológica (imagen). Recuperada de...

Ilustraciรณn 40 Mapas de insolaciรณn a escala global y nacional (mapa). Recuperado de http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ commons/thumb/9/9d/SolarGIS-Solar-map-World-map-en.png/640px-SolarGIS-Solar-map-World-map-en.png

<1.3> VARIABLES

28-(Burry M. & Burry J., 2010, p.119)

Como nos cuenta Burry (2010), el desempeño ambiental también es fundamental para los procesos de síntesis arquitectónica. La insolación es la cantidad de energía solar que recibe una superficie. Es una variable que es determinante en el desempeño de una torre. En la actualidad predomina el esquema de fachada muro cortina, que aborda el problema mediante el acondicionamiento mecanizado. Sin embargo, el gasto energético asociado se relaciona con la emisión de carbono, debido que la generación de energía, a escala global, está dominada por la quema de combustibles fósiles. El incremento del carbono y otros gases invernaderos están provocando cambios al ecosistema, afectando climas locales. En Chile, la desertificación se expande sobre de la zona media del país, exponiéndolo a mayores temperaturas y bajando la humedad. Esta zona coincide con la zona metropolitana, la más poblada y densa, con un gran número de torres. Veremos que, aumentando complejidad al problema, la estrategia que predomina en las torres de oficina es la de muro cortina.

Para sostener estas consideraciones y proponer nuevos esquemas de fachada, trataremos distintos argumentos. En primer lugar, veremos en qué consiste el cambio climático y cómo se relaciona con el consumo energético; segundo, cómo las torres están ligadas al gasto energético y cuáles son las medidas que se están tomando al respecto; tercero, la proyección del cambio climático para Santiago; cuarto, cual es el problema principal del esquema de fachada que presentan los edificios en Santiago; quinto y a modo de conclusión, como sería un esquema alternativo.

La evidencia científica actual apunta a que el cambio climático es el resultado de la acción del ser humano sobre el ambiente.

< 75 Piel estructural - José Miguel Armijo

“La economía estructural es una de las aplicaciones de optimización mas familiares en arquitectura, pero está lejos de ser la única. En la carrera para reducir el consumo energético y las emisiones atribuidas a las construcciones, el foco de la investigación en el diseño está en ligar el análisis, simulación o la información de diversos aspectos a la síntesis proyectual”

CONTEXTO

<1.4> VARIABLE INSOLACIÓN

CONTEXTO

76 >

Ilustración 41 Armijo, J. (2014). Consumo de energía y ciclo de vida en los edificios (gráfico). a partir de Behling S. (1996) Sol power y Lyon, E. (2011)

Según Sophia & Stefan Behling (1996), la degradación del ecosistema está directamente relacionada con la demanda energética, el aumento de la población y por las posibilidades tecnológicas. El suministro energético actual está liderado por la combustión fósil, liberando gases invernaderos. Por lo tanto, un incremento en el consumo está directamente relacionado con la emisión de gases, que son los mayores contribuidores del calentamiento global y el cambio climático. La torre, como ya vimos en la historia morfológica, se relaciona directamente con el proceso de densificación urbana. Por otro lado, la torre también es un resultado tecnológico, por su construcción y manejo de artefactos que a su vez influye en la forma de gastar energía.

En segundo lugar, veremos que el consumo energético está ligado directamente al uso de las torres. El consumo a nivel mundial se divide en tres sectores (Behling, S. y S. 1996),

transporte, industria y construcciones, siendo esta última la causante de la mitad de todo el consumo. Según el investigador Eduardo Lyon, las construcciones ocupan energía en tres distintas fases: 25% se va a la producción, un 60% al uso y un 15% en el reciclaje. Si se piensa que la mayor fuente proviene de los combustibles fósiles, el uso de edificios es en gran parte responsable del cambio climático. Por lo tanto, proponer métodos de reducción de emisión y de adaptación al cambio climático se hace urgente.

Coincide con lo expresado por el Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC), órgano de las Naciones Unidas que desde 1988 busca entender y divulgar científicamente los impactos ambientales y sociales. Proponen la adaptación anticipada al inminente cambio, la cual se “lleva a cabo antes que los impactos del cambio climático sean experimentados” (IPCC, 2001).

Por lo tanto podemos preguntarnos: ¿cómo los edificios locales responden a la radiación tanto en su morfología como en su materia-

Como se señala el “Manual de los Edificios en Altura”: “La insolación eleva la temperatura en el edificio, por lo que las propiedades del material de los componentes de fachada juegan un papel importante. Los materiales transparentes, tales como el vidrio, permiten que la radiación solar penetre en el interior del edificio” -32 (Muller, F.O., 2002, p.159). En lo que Prieto profundiza: “un mejor comportamiento término y lumínico en un edificio de oficinas en Santiago, se logra mediante el manejo adecuado del porcentaje de superficie vidriada, combinado con estrategias de diseño como la protección solar y el uso de ventilación nocturna con inercia térmica, lo que se complementa, a su vez con aislación térmica exterior en muros” (Prieto, 2011, p. 106).

CONTEXTO

Tercero, para entender la situación actual y futura con precisión se centra la atención en lo que sucederá en Santiago. Se tiene evidencia que para la zona metropolitana se sufrirá una transición del mediterráneo al desértico. “Para el periodo 2045-2065 se espera un aumento de las temperaturas máximas y mínimas, alrededor de 1-2º C en la RMS. Se prevén más días con temperaturas por encima de los 30º (n.d.a. una adición de 30 días de verano). Para el mismo período se estima una disminución de las precipitaciones totales anuales en promedio del orden del 20% (…)

Consecuentemente es probable que en el futuro la RMS sea una región más árida y más calurosa, con precipitaciones concentradas cada vez más en los meses de invierno y con temperaturas altas-extremas durante el verano” 30-(Krellenberg K, 2012, p.18). De estos datos se puede concluir que existirá un aumento progresivo en la exposición a la radiación solar, es decir, la insolación será una variable determinante para los habitantes y construcciones de la región.

lidad? En 2009 Waldo Bustamante y Felipe Encinas hicieron un estudio sobre 50 edificios de diversas comunas de Santiago, de los cuales 68% presentaba una configuración morfológica de muro cortina vidriada. “En Santiago, los edificios de oficina con fachadas completamente vidriadas presentan problemas de confort térmico y lumínico, lo que se expresa en muchas horas de sobrecalentamiento en los recintos y problemas de deslumbramiento en ciertos momentos del año”. 31-(Bustamante, W. y Encinas, F., 2009, p. 48). Este problema también lo observa Alejandro Prieto, en su tesis de magíster: “El principal problema observado en los edificios de oficina de la ciudad de Santiago, es el excesivo gasto en refrigeración , necesario en algunos casos incluso durante invierno para mantener un ambiente confortable, debido al sobrecalentamiento del espacio interior” (Prieto, 2011, p. 10). Por lo tanto, el problema del gasto energético está ligado directamente a la insolación que sufren las superficies que en las torres de oficina de Santiago son de paño vidriado.

< 77 Piel estructural - José Miguel Armijo

Bajo este enfoque, países desarrollados investigan con países emergentes para la adopción de políticas locales. Un ejemplo de esto es el caso de Alemania y Chile con la fundación del proyecto “Climate Adaptation Santiago” o CAS, quienes exponen en 2012 que “es necesario buscar medidas y respuestas adecuadas, sobre todo a nivel local, debido a la importancia de las ciudades y su creciente interés en la temática. ¿Pero, cómo se puede responder a los impactos del cambio climático con un enfoque adaptativo?” 29-(Krellenberg K, 2012, p. 11) Para responder a esta pregunta de manera precisa, es importante centrar la discusión en un lugar específico.

CONTEXTO

78 >

Ilustración 42 Torre 014 (fotografía). Recuperada de http://www.e-architect.co.uk/images/jpgs/dubai/o_14_tower_ n041012_9.jpg) Arquitectos: Jesse Reiser + Nanako Umemoto Ubicación: Dubai, Emiratos Árabes Unidos Fecha de Proyecto: 2006

Ilustración 43 Algoritmo para torre o14 (imagen).

CONTEXTO

Ilustración 44 Torre 014, vista de separación de fachada (fotografía).

Ejemplos de este tipo de estrategia se encuentran en distintos proyectos, donde se utiliza la masa estructural como mediador con el ambiente. Se puede mencionar por ejemplo el edificio 014 en Dubái, que genera una cascara exterior como control de la radiación y estructura. Su fachada surge de un algoritmo que parte con un patrón de malla ortogonal diagonal que sufre modificaciones según optimización de estructura, patrón óptimo de luz día, con cambios en la porosidad de la trama.

La fachada de hormigón se distancia de la fachada mediante vigas que hacen de puente a las lozas, dejando un espacio para ventilar del calor excesivo. Cabe mencionar que Dubái tiene una insolación similar a la de Santiago, sin embargo, presenta tormentas de arena que tienen un gran empuje vertical.

< 79 Piel estructural - José Miguel Armijo

Finalmente, debido al excesivo gasto en refrigeración por insolación, se propone una adaptación anticipada para las torres de oficina en Santiago, considerando la fachada estructural como una máscara de insolación.

Esto mantendría la radiación en un límite de protección a la ganancia directa del vidrio y con la fachada estructural de masa térmica ventilada para mantener una inercia térmica.

CONTEXTO

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Ilustración 44 Wolf, M. (AÑO) Architecture of Density (fotografía superior). Recuperada de http://photomichaelwolf.com/#architecture-of-densitiy/5. Volman, M. (AÑO). Densidad Urbana (fotografía inferior). Recuperada de http://parq001.archdaily. net/wp-content/uploads/2014/02/5304be9ee8e44ec69a000146_proyecto-fotogr-fico-densidad-urbana-por-mart-n-volman-_1392315251_dsc1378_editar_copiar-528x343.jpg

<1.3> VARIABLES

33-(Shumacher, 2011).

Patrik Schumacher nos habla de cómo el campo visual es determinado por variables cuantitativa y cualitativas. La información que se extrae desde y hacia la visibilidad de fachada es cada vez más importante si se inspecciona el trabajo de dos fotógrafos. Por un lado, el alemán Michael Wolf centra la atención en la densificación de Hong Kong de la ciudad en la serie “Architecture of Density” -34. En aquella se muestran edificios contiguos que no dan espacio para proponer vistas y, en su registro, se da a entender que la oclusión urbana es total.

Por otro lado, Martín Volman , en su “Densidad Urbana” -35 de Buenos Aires, muestra y escribe acerca de que la uniformización del entorno produciría la pérdida del concepto de lugar, provocando desapego y ubicuidad. Por lo tanto, podríamos afirmar que variables que cualifican el campo visual, como la densificación y el paisaje uniforme, pueden ser detonantes e importantes para el proyecto de edificio. Específicamente, utilizar las herramientas paramétricas para determinar una piel estructural, integra variables desde la configuración del entorno urbano. Para trabajar con la visión y lo que se ocluye de ésta, con la morfología de fachada es necesario llegar a determinar una metodología de cuantificación. Para esto se estudia, en primer lugar, los postulados de la isovista, una metodología de entender la configuración espacial, y, en segundo lugar, se construye una definición de la oclusión urbana atingente a la modelación de fachada.

En primer lugar, la isovista es definida por Michael Benedikt con la intención de “sugerir una nueva manera de describir el espacio arquitectónico: se espera que sea un camino que muestre, y que, arroje luz sobre ciertos conceptos de “arte históricos”; haciendo una descripción de la percepción del espacio arquitectónico, más fácilmente cuantificabley susceptible a estudio científico” 36-(Benedikt, 1979, p. 47). La isovista es la parte del entorno que puede ser visto desde un único punto de vista. “Varios parámetros pueden ser derivados de una Isovista, tales como el área, el perímetro, compacidad y

< 81 Piel estructural - José Miguel Armijo

“El campo visual está estratificado en todas las direcciones, frente, sobre y abajo. Esta multiplicidad está ordenada de acuerdo a gradientes y leyes de correlación, de modo que capas que están escondidas puedan ser deducidas desde las capas visibles. Navegación y orientación son fundamentales, así como también la atmósfera de interacción social, planteando tres aspectos cruciales de la misión de la arquitectura: organización, articulación y significado, que juntos constituyen el núcleo de su competencia como disciplina. Esto nos conduce desde el espacio moderno a los campos paramétricos”

CONTEXTO

<1.5> VARIABLE OCLUSIÓN URBANA

CONTEXTO

Ilustración Armijo, J. (2014) Vista de día desde el Helipuerto de la Torre Archivo personal (Fotografía)

82 >

Ilustración 45 Isovista, área en planta del área de visión (esquema) Recuperado de: http://en.wikipedia.org/wiki/Isovist#mediaviewer/File:Isovist.svg

Armijo, J. (2014) Oclusión urbana, vectores, en base a la ilustración anterior (esquema).

Este tipo de estrategia ha sido usada e implementada de distintas maneras en diversas investigaciones arquitectónicas. Una de ellas, la tesis de magíster de Rodrigo Culagovsky, donde implementa un modelo cuantitati-

En segundo lugar, para esta investigación se propone una simplificación de la isovista, centrándose en la oclusión, es decir, se implementarán algoritmos que usan vectores como bordes abiertos hacia la morfología de la ciudad. En la imagen se ensaya lo que puede ser la oclusividad urbana, donde se entiende que el punto central es el edificio aproyectar, y la información con la que se trabaja es la morfología edificada y geográfica con los vectores como instrumento de trabajo. Esto permite conocer las direcciones de visión y los rangos de oclusividad de la ciudad. Esto se mostrará en cada uno de los prototipos con mayor profundidad.

CONTEXTO

vo de isovista en 3D para Valparaíso. Sobre la importancia de este tipo de investigación, Culagovsky (2007) señala: “se busca abrir un nuevo camino de investigación en torno al espacio urbano, entender cuáles son los atributos que los arquitectos, planificadores y habitantes valoran de una ciudad, y finalmente poder entender y proteger un patrimonio tan complejo y extenso como las ciudades que habitamos” -38.

< 83 Piel estructural - José Miguel Armijo

oclusión. El área de una Isovista (il. 45) describe cuánto se puede ver desde un cierto punto de vista.

La compacidad describe la relación entre el área y el perímetro en comparación a la de un círculo perfecto e indica cuán complejo y compacto el campo de visión es. Oclusión indica la cantidad de bordes abiertos. Los bordes abiertos corresponden a las líneas del perímetro del campo visual que no corresponden a una frontera física (por ejemplo, una pared). Oclusión es pequeña en lugares que ofrecen pocos o ninguna vista a otra parte de esa configuración. Por ejemplo, un punto de vista dentro de un espacio completamente cerrado (como un salón), convexo tiene una oclusividad de 0” 37-(Schneider, König, 2012, p.3).

De la misma manera un espacio completamente abierto tendrá una oclusividad variable según la cantidad de obstáculos que tiene.

FORMULACIÃ&#x201C;N <2.0>

Ilustración 46a Armijo, J. (2014) Formulación del proceso de modelación paramétrico: Relacion de variables y arquitecto al siglo XX (esquemas).

Ilustración 46b Armijo, J. (2014) Formulación del proceso de modelación paramétrico: Relacion de variables y arquitecto al siglo XXI (esquemas).

Ilustración 46c Armijo, J. (2014) Formulación del proceso de modelación paramétrico: Relacion de variables en la investigación de la modelación paramétrica.(esquemas).

<2.0> FORMULACIÓN

39- (Burry, J., Burry, M., 2010, p.117)

Anterior a la revolución informática de la segunda mitad del siglo XX, para el estudio de los fenómenos culturales y ambientales, los investigadores de las distintas áreas de las ciencias debían aislar las variables para obtener resultados y predecir el comportamiento. Con la construcción de un cuerpo académico acostumbrado a separar el entendimiento según variables cualitativas (vistas, ornamentos, ideas, proyecto, etc.) y variables cuantitativas (estructural, insolación, fabricación, etc.), el arquitecto las considera como variables de desempeño para que compongan la síntesis morfológica del proyecto. En esta síntesis se ve plasmado esta separación en distintas capas de elementos que cumplen distintas funciones.

Un ejemplo paradigmático se encuentra en la fachada cortina de la modernidad y en edificios tales como el Seagram de Mies Van Der Rohe.

En la actualidad, con el avance de las herramientas de cálculo digital, los investigadores han podido integrar un mayor número de variables en modelos que se acercan en veracidad al comportamiento de los fenómenos. Esta integración de variables en modelos de mayor complejidad también se ha integrado a la práctica de la arquitectura.

Es en esta dirección que se pregunta: Si bien el rol del arquitecto había sido diseñar considerando variables cualitativas y cuantitativas desde el contexto, ¿De qué forma este proceso puede integrar variables en una modelación que permita optimizar el proceso de prototipado y el desempeño morfológico?

La hipótesis que se va a desarrollar es: mediante la modelación paramétrica, el arquitecto puede integrar las variables cualitativas y cuantitativas en una síntesis morfológica, es decir, de la misma manera que el proyecto moderno separaba la función en distintos elementos, un proyecto paramétrico debiera colapsar distintas funciones en una misma morfología y mejorar el desempeño general del edificio.

La investigación se centra en el proyecto de

< 87 Piel estructural - José Miguel Armijo

“El proceso de optimización se describe como la búsqueda sintética para el mejor estado de un modelo, ya sea de un sistema biológico o de un sistema arquitectónico o estructural, usualmente bajo una serie de restricciones implícitas o explícitas” .

FORMULACIÓN

<2.1> FORMULACIÓN Y PREGUNTA

FORMULACIÓN

88 >

Ilustración 46d Armijo, J. (2014) Formulación del proceso de modelación paramétrico, preguntas contenidas (esquema).

fachada de edificio debido a que existe una oportunidad para la síntesis morfológica y además es una parte sensible del proyecto de torres, que engloba distintas escalas e intensidades. Respecto a la fachada, Matthias Schuler dice en el “High-Rise Manual” (2002), bajo el capítulo “Integrated concepts”, que “una piel adaptable de un edificio puede minimizar las cargas externas mientras, al mismo tiempo, optimizar el confort individual de cada habitación. Además, los artefactos pueden reducirse, convirtiendo en resultados favorables para la inversión y los costes de operación” (Schuler, 2002, p. 183), concluyendo que para esto es necesario una integración de variables estéticas y funcionales. Para lograr lo anterior, la investigación se pregunta de forma proyectual: ¿Cuáles son las variables de desempeño que debieran ser integradas en una modelación paramétrica de la fachada de la segunda torre Santa María?, ¿Cuál es el resultado que emerge como síntesis morfológica?

A partir de la primera pregunta, en el proceso fueron emergiendo en relación a las restricciones que se fueron encontrando. En una primera parte se preguntó cómo trabajar en un diseño estructural que no estuviera prediseñado, en

un diseño emergente, por lo que se encontró respuesta en el algoritmo de la optimización topológica y su aplicación en la fachada de una torre (Bendsoe, M. P., & Sigmund, O. 2003; Cárdenas, F., 2011; Ríos, M. 2010; Xie et al. 2010).

Una vez trabajada la variable estructural, surge la pregunta de cómo mejorar el desempeño energético del edificio. Debido a esto, la insolación de fachada se toma como la principal variable para el diseño de adaptación climática en Santiago de Chile (Behling, S., 1996; Prieto, 2011).

Finalmente, se piensa cómo integrar las vistas hacia la ciudad. Para esto se adapta una parte de la isovista (Benedikt, M., 1979; Culagovski, R., 2007) en definiciones de un algoritmo original llamado oclusión urbana.

Paralelamente, se pregunta cómo construir los prototipos mediante la fabricación digital (Iwamoto, L., 2012; McGee, 2011).

Respecto a la segunda a pregunta, veremos que en el proceso de prototipado va emergiendo una síntesis que se denomina: piel estructural, que es lo que le da el título a esta investigación.

<2.0> FORMULACIÓN

(Burry, J., Burry, M., 2010, p.8)

HIPÓTESIS

Jane y Mark Burry nos hablan sobre cómo para los arquitectos es fácil acceder al software, la programación y la información en general. Sin embargo, y de manera más profunda, se permite acceder a metodologías abiertas por matemáticos y científicos del siglo XVII. El acceso que se indaga en la modelación paramétrica, va por la sistematización de aspectos de distinta índole para la síntesis proyectual arquitectónica. Con el énfasis de proyecto de arquitectura, se utiliza esta herramienta para la búsqueda de forma de fachada. Por lo anterior, las hipótesis y objetivos de trabajo para responder a las preguntas antes descritas son:

OBJETIVOS

1> A nivel general, mediante la modelación paramétrica, el arquitecto puede integrar las variables cualitativas y cuantitativas en un mismo modelo paramétrico para la síntesis morfológica.

1> A nivel general, plantear una sistematización de variables cualitativas y cuantitativas trabajadas por el arquitecto para mejorar el desempeño del edificio. Y buscar estrategias para su optimización.

2> A nivel específico, la modelación paramétrica aplicada en la segunda torre Santa María, permite colapsar variables en la fachada estructural.

a> En el aspecto estructural, la optimización topológica produce patrones de fachada resistentes, a los que se integra otras variables.

b> En el aspecto ambiental; la modelación paramétrica, de la masa en función de la insolación, reduce la cantidad de radiación directa a la fachada vidriada.

c> En el aspecto de visibilidad, la modelación paramétrica del vacío en función de la oclusión urbana, integra las vistas los patrones de fachada.

d> En cuanto al prototipado, la modelación paramétrica indaga en la fabricación digital para el diseño y la construcción.

2> A nivel específico: Llevar a cabo una modelación paramétrica que permita un marco de evaluación englobando distintas variables:

a>Modelar los parámetros de optimización topológica con los parámetros de la fachada de la torre santa maría.

b>Modelar la insolación en función de la fachada de edificio.

c> Modelar la oclusión urbana en función de la fachada de edificio.

d>indagar en las técnicas de fabricación según la morfología de los prototipos.

< 89 Piel estructural - José Miguel Armijo

“Hemos llegado al fin de una década y media donde, a los arquitectos, la informática les ha dado acceso a nuevas oportunidades de acceder el espacio geométrico abierto por los matemáticos después del siglo XVII”

FORMULACIÓN

<2.2> HIPÓTESIS Y OBJETIVOS

FORMULACIร N

90 > Ilustraciรณn 47 International Energy Agency IEA ( 2006) consumo de energia primaria, emsiones de CO2 y poblamiento global (grรกfico)

<2.0> FORMULACIÓN

42-(Ábalos, 2009)

En la cita anterior, Ábalos expone la directa relación entre el edificio con la urbanización. Frente este tipo de proyecto, queda una deuda pendiente en buscar estrategias que mejoren la performance de los edificios sin que esto constituya un aumento considerable del costo y gasto de su construcción.

Además, se hace fundamental enfrentar las transformaciones climáticas actuales en las distintas ciudades del mundo. Estas ciudades son variables en sus características cualitativas y cuantitativas. Esta complejidad debe ser enfrentada con instrumentos que permitan sintetizar un trabajo para nuevos productos, prototipos y lugares.

Un instrumento para enfrentar este tipo de complejidad es la modelación paramétrica.

Por lo tanto, la principal relevancia es indagar en la aplicación de estas metodologías desde un enfoque de proyecto de arquitectura.

Otras relevancias van por estudiar el cambio climático a nivel local, indagar en aplicaciones para la optimización topológica, investigar desde una plataforma interdisciplinaria e integrar el estudio morfológico de la oclusión urbana. Desde el estudio del caso, es importante comunicar las dimensiones proyectuales de una de los primeros rascacielos de Santiago: la torre Santa María.

En el aspecto ambiental, conocemos que la densificación es directamente proporcional a la emisión de CO2 y la demanda energética. Al mismo tiempo, una la disminución del consumo de los edificios bajaría el impacto en el deterioro climático. Por lo tanto, también es relevante avanzar en la investigación de estrategias de mitigación y adaptación al cambio desde el diseño. Sin embargo, el clima tiene carácter local, por lo que es importante estudiar desde un enfoque local las transformaciones de ciudades como, en este caso, Santiago de Chile.

< 91 Piel estructural - José Miguel Armijo

“Hoy la inmensa mayoría de los rascacielos que se construyen están localizados en Asia, son residenciales, su estructura es de hormigón y se ventilan naturalmente, careciendo de cualquier aura monumental: son un producto de consumo.”

FORMULACIÓN

<2.3> RELEVANCIA

FORMULACIÓN

Para esta ciudad se predice que el clima mediterráneo cambiará a uno desértico, por lo que también es relevante estudiar y proponer alternativas a un incremento de la insolación.

Respecto a la optimización topológica, como lo declaran los estudios al respecto, la aplicación en arquitectura y construcción son aun incipientes. Por lo tanto, es necesario investigar, proponer y divulgar estas ideas y metodologías.

92 >

En el mismo sentido, gracias al proyecto de investigación Fondecyt n°1100374, fue posible ser parte de una plataforma interdisciplinar que permite “poner de acuerdo” a distintos profesionales: ingenieros estructurales, programadores y arquitectos, con resultados positivos para el Fondecyt y esta investigación. Por lo tanto, también es relevante dar cuenta del trabajo y prototipos de dichas instancias colaborativas.

Con respecto a la oclusión urbana, una relevancia de esta investigación está en proponer métodos de cuantificar la vista de la ciudad.

Finalmente, como se dijo, en esta tesis se exponen distintos aspectos de la torre Santa María que no habían sido estudiados con anterioridad, como por ejemplo insolación, la oclusión urbana, la génesis del proyecto y una discusión que se tiene con uno de sus autores, el arquitecto Yves Besançon.

<2.0> FORMULACIÓN <2.4> METODOLOGÍA

La metodología usada es la proyectual, lo que quiere decir que el proyecto es tanto el instrumento como parte del objetivo de la investigación. Además, podemos señalar que es una investigación de prototipos que induce una teoría de trabajo al respecto de la modelación paramétrica. En complemento, podemos señalar que el prototipado es una búsqueda del desarrollo progresivo de los modelos. En este proceso, se detiene a preguntar y evaluar cómo mejorar para el siguiente estado de la investigación. Evidentemente, es un proceso que podría continuar en una investigación a largo plazo con una profundidad cada vez mayor. Sin embargo, se detendrá en una morfología media que de alcance a los tiempos de la tesis.

FORMULACIÓN

43-(Box, G., 1987, p. 424)

Geroge Box dice que todo modelo incorpora simplificaciones operativas o errores conceptuales producto del cambio de escala.

Cabe mencionar la paradoja de Bonini (1963), la cual dice que a medida que un modelo se acerca a la complejidad del original, más difícil es la comprensión. Sin embargo, los modelos son necesarios y útiles ya que concentran y sistematizan la información hacia un resultado final. En este sentido, el modelo y el proceso son más importantes que el resultado.

< 93 Piel estructural - José Miguel Armijo

“Esencialmente, todos los modelos están errados, pero algunos son útiles”

<2.0> FORMULACIÓN <2.5> ORGANIZACIÓN

En la primera parte, de contexto, se dedica a conocer las variables que en el desarrollo se utilizarán para determinar distintos modelos de fachada.

En la segunda parte, de formulación, se intenta ordenar de manera general y particular las variables.

En la tercera parte, de desarrollo, la investigación formaliza el juego de variables con la modelación paramétrica y presenta los resultados en prototipos.

En la cuarta, los prototipos son evaluados en su conjunto, respondiendo las preguntas planteadas en la formulación.

FORMULACIÓN

44- (Burry, J., Burry, M., 2010, p.117)

Las palabras de Burry hablan de las potencialidades para encontrar distintos resultados desde la combinatoria de variables.

Donde se pueden encontrar distintos tipos, los que potencialmente pueden ser mejores.

Con esta intención, la de investigar distintos tipos de mejoras, la tesis está ordenada en cuatro partes generales: una de contexto de las variables, una segunda de formulación general, una tercera de desarrollo y una última de conclusiones.

< 95 Piel estructural - José Miguel Armijo

“El arte de la arquitectura, tiene como desafío encontrar una respuesta óptima a diversos parámetros estéticos o de performance: formal, espacial o constructiva. Esta respuesta también, puede derivar del común acuerdo de las variables. La complejidad de este tipo de optimización, conocida como optimización de multi-criterio, consiste en formalizar el juego de impulsos de distinta naturaleza, donde cada factor afecta el otro, e investigar los distintos tipos de «mejor»”.

DESARROLLO <3.0>

DESARROLLO

98 >

IIlustraciรณn 48 Armijo, J. (2014) Prototipo 1.2 Panel (imagen)

<3.0> DESARROLLO

En términos generales, este prototipo se hizo gracias a la colaboración de Matías Ríos, ingeniero civil de la Universidad de Concepción durante un workshop realizado en la Pontificia Universidad Católica de Chile durante en el segundo semestre de 2010.

Este fue el primer prototipo con el que se trabajó la optimización topológica. Cuando se conoció esta técnica, se pensó en usarla para optimizar un patrón de fachada que fuera repetitivo y que su resultado mostrara cómo las fuerzas y esfuerzos cambian según la altura.

En el aspecto morfológico, lo que se planteó para el uso del algoritmo de optimización, fue un muro de paneles cuadrados de 3,3 metros, alternando espacios vacíos de 2 metros. La fachada de 24,4 metros permite que se use de dos maneras, con seis paneles y cinco vacíos y con cinco paneles, más seis vacíos, considerando un pilar de borde de 70

centímetros. Por consiguiente, se configura un traslape entre pisos de 70 centímetros, lo que configura un pilar de borde de por lo menos esa medida.

La programación del algoritmo estructural está explicado en profundidad en la tesis de grado de Matías Ríos (2010) quien programó rutinas en el software Mathlab enfocados a “la progresiva eliminación de los elementos finitos de malla, que no cumplan un criterio establecido, por la tensión de Von Mises(Xie y Stevens 1993) aunque se pueden utilizar otros ... (Xie et al., 2005)” (Ríos, 2010, p. 23).

Es decir, este tipo de optimización topológica determina que la fracción del dominio que puede ser eliminada, es la que está por debajo de las tensiones promedio admisibles, las cuales son removidas progresivamente. El cálculo contempla las fuerzas de tracción y compresión para cada piso por separado y compartimentado para cada

< 99 Piel estructural - José Miguel Armijo

Ilustración 49 Armijo, J. (2014) Prototipo 1.2 Tensiones Von Mises (esquema).

DESARROLLO

<3.1> PROTOTIPO 1.2 PANEL

DESARROLLO

panel. Debido a esto, la morfología del panel cambia según el piso. Debido a que la programación estáhecha en los softwares Femgen y Mathlab, el resultado de este proceso es una malla de puntos con ejes X Y Z más el valor de la tensión Von Mises en un archivo de texto con cuatro coordenadas. Estos son ingresados a Rhinoceros como nube de puntos para su diseño en 3D mediante una aplicación en Phyton programada por el estudiante de Magister en Arquitectura UC, José Hernández.

100 >

En este prototipo no existió control activo sobre la incidencia solar. Como el resultado fue una malla perforada, se pensó que puede tener un control pasivo de la cantidad de radiación solar.

Tampoco existió un diseño respecto a la oclusión urbana. Sin embargo, con este sistema morfológico se logran ventanales grandes que cubren un piso y medio, lo que permite tener vistas de una sección vertical que abarca la ciudad y la cordillera.

En cuanto a la fabricación digital: por un lado, se hicieron prototipos y, por otro, se pensó en cómo podría ser resulto constructivamente el panel.

En primer lugar se hicieron dos maquetas. La primera, a escala 1/100 con corte láser en la fachada y losas perforadas. La segunda, un detalle de los últimos cuatro pisos que fue hecha en impresión 3D. Ésta mantuvo la información de las tensiones de Von Mises en el relieve. De este modelo se aprendió que es necesario tener un espesor mínimo para que no se fracturara la morfología a escala es estos medios de impresión.

En segundo lugar, se pensó que para construir estos paneles es necesario hacer un

encofrado del tamaño 3x3 metros, y lo que va cambiando al interior es la matriz del vacío, la que puede ser tallada en poliestireno de alta densidad. Algunos modelos son similares por lo que eventualmente pueden ser reutilizados.

A modo de conclusión específica al modelo panel, se piensa que el principal defecto es que el algoritmo y el cálculo del edificio responde sólo a nivel local, sin tomar en cuenta el desempeño del total de la fachada.

Sin embargo, la compartimentación del total de la fachada es algo positivo, debido a que puede generar una serie de partes que pueden ser construidas o prefabricadas con las tecnologías disponibles.

DESARROLLO

102 >

IIlustraciรณn 50 Armijo, J. (2014) Prototipo 2.1 Entero (imagen)

<3.0> DESARROLLO <3.2> PROTOTIPO 2.1 ENTERO

En el aspecto estructural, se hizo la siguiente distribución de cargas: en cuanto a las cargas verticales, para el peso muerto se utilizaron 1000 kilógramos (Kg.) más una carga viva de 250 Kg. dando como resultado 1250 Kg. por cada metro lineal distribuidos a nivel de losa. El peso propio de 1000 Kg. por metro cuadrado de peso propio de fachada.

Respecto a la carga sísmica, Cárdenas (2011) escribe: “Dado que el modelo propuesto no permite realizar un análisis modal espectral, y

Entonces, lo que se hace es que el esfuerzo sísmico es igual a todas las cargas muertas más con el 0,5 de las cargas vivas en la dirección horizontal. Por otro lado, las cargas de viento se tomaron desde la norma chilena de vientos NCh432.of71. La carga, proporcional a la altura, también se agregó a la distribución por losas.

En el aspecto de insolación, existen diferencias importantes entre la cantidad de masa superior e inferior. Los superiores sufren por la alta cantidad de radiación que llega hacia el interior y, al contrario, los inferiores sufren por la escasa iluminación natural. Como ejemplo, se puede ver un piso tipo del tramo superior en comparación con la morfología de la torre original: la insolación anual supera en casi tres veces la cantidad del tipo 00.

Esta dificultad gatilla que durante el desarrollo de los siguientes prototipos se busquen maneras de que la optimización topológica estructural no sea un problema pensando en el desempeño ambiental del edificio.

La oclusión urbana no fue trabajada de manera directa. Sin embargo, la desigualdad de visión típica de los pisos superiores a los inferiores se ve acentuada con la distribución de masa. En los pisos superiores, la vista es mucho más despejada, las losas finales se encuentran apoyadas por ocho pilares.

Sin embargo, en los primeros pisos hacia las esquinas, existe una gran cantidad de masa acumulada, lo que impide la observación. El mapa de reparametrización de las tensiones

DESARROLLO

La morfología está directamente relacionada con la estructura. Cárdenas pensó en un único paño de toda la altura del edificio, dando una medida de 25,7 por 100 metros para 30 pisos. Una vez que el procedimiento de Cárdenas (2011) arrojó resultados desde Mathlab, se ingresó a Rhinoceros con el algoritmo antes usado de Hernández. Lo entregado por el proceso fue redibujando con curvas continuas. En comparación con el original, la superficie expuesta de vanos es un 55% versus la original que tiene un 40% de vanos. Potencialmente, tiene más área disponible en los pisos superiores, dejando un espacio que podría ser utilizado como miradores. Sin embargo, la estructura en los pisos inferiores queda tupida impidiendo el paso libre de luz.

los métodos de análisis estáticos propuesto por la normativa chilena poseen restricciones asociadas a la altura del edificio que en este caso no se cumplen, se optó por representar las fuerzas sísmicas a través de un cambio en la dirección de la selección de gravedad, reduciendo a la vez dichas fuerzas por coeficiente sísmico” (p. 39).

< 103 Piel estructural - José Miguel Armijo

Este prototipo fue hecho gracias a la colaboración de otro ingeniero de la Universidad de Concepción, Felipe Cárdenas (2011). Lo que se hizo fue tomar otro modelo, otro algoritmo y resolver el problema de las fuerzas másicas -46 , es decir, cómo solucionar que las fuerzas y los estados de cargas afectan la estructura completa. Este modelo cuenta también con combinación de cargas, simulando las aceleraciones sísmicas. Se tomó un modelo de penalización redistributiva de la masa, es decir, en teoría la masa no se elimina sino que se redistribuye.

DESARROLLO

104 >

IIlustraciรณn 51 Armijo, J. (2014) comparaciรณn de insolaciรณn usando software ecotec P.2.1 con P.0.0 (imagen).

DESARROLLO Ilustración 52 Armijo, J. (2014) P.2.1 comparación P.0.0 Porcentaje vanos/total fachada (imagen).

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 105

DESARROLLO

106 >

Ilustraciรณn 53 Armijo, J. (2014) Clasificaciรณn de bordes (esquema).

DESARROLLO

Ilustraciones 54 Moldaje para P21 y estudio de optimización de acero (crédito de imagen-- ----- --- -- -)

Respecto a la fabricación, por un lado, se hizo un prototipo a escala con tecnología láser. Por otro lado, se realizó un esquema para su construcción mediante un moldaje con perforaciones para el anclaje de codos de madera con un borde de madera curvada y un hormigonado tradicional. . Para esto se inventó un sistema de clasificación de bordes, para lo que se aproximó varios a un canon de cuatro bordes distintos. También se preguntó cómo podrían ir refuerzos de acero, para lo que se encontró con un desarrollo de la Universidad Católica que utiliza la técnica de optimización del acero, lo cual en un futuro estudio podría llegar a ser un traba-

jo conjunto para este tipo de morfologías.

Como conclusión parcial se puede pensar que la optimización topológica del total, aunque tiene una precisión de proceso estructural, falla en hacer una estructura completamente vivible, debido a que también es necesario hacer un esfuerzo en el control de la insolación y la visibilidad. En los siguientes prototipos se perseguirá reconciliar este aspecto de comportamiento global de la estructura con otros locales y específicos, como la insolación y la oclusión urbana.

< 107 Piel estructural - José Miguel Armijo

permite ver la proporción de vanos del total de fachada. Aunque se logró llegar a un 55%, respetando el mínimo de las tensiones admisibles desde la optimización de Cárdenas (2011), se mantienen los problemas de insolación y de oclusión antes descritos.

DESARROLLO

108 >

Ilustraciรณn 55 Armijo, J. (2014) Prototipo 2.2 Pilares (imagen).

<3.0> DESARROLLO <3.3> PROTOTIPO 2.2 PILAR INSOLACIÓN

Respecto a estructura, la división perpendicular a la malla de resultados no asegura la continuidad estructural. Por lo tanto, no cumple el objetivo de la optimización. Esto no se tenía en cuenta hasta después de terminado el prototipo. De igual manera, es posible hacer una optimización por pilares con este esquema, haciendo que estos cambien su morfología dependiendo de las cargas definidas para cada piso. El resultado sería parecido a lo que este prototipo propone.

En el aspecto de insolación, en este prototipo se utilizó una definición o algoritmo de Grasshopper para simular el comportamiento del sol, perteneciente a Ted Ngai , el que ayuda a conocer cuáles son las partes más irradiadas en un modelo. En base a esto se pudo obtener el conocimiento de lo que estaba sucediendo en términos de radiación. La mayor cantidad de variación de la superficie de fachada permite un control de la cantidad de sol que llega al interior. Se compararon los dos solsticios para las 12:00 horas del día llegando a la conclusión que la estrategia sirve para bajar la cantidad de radiación

En cuanto a la oclusión, en el desarrollo de este prototipo fue pensado principalmente para el control de radiación y la apertura de las esquinas a mejores condiciones de visibilidad.

Respecto a la fabricación, este modelo fue pensado para que fueran pilares prefabricados según tramos de tres metros de altura. Si bien no se ahondó mayormente en la fabricación final, el prototipo a escala 1/50 consta de una gran estabilidad y rigidez. Por un lado, los pilares son continuos y las losas son recortadas para permitir la inserción de la pieza.

Por otro lado, las losas y los pilares son más anchos en las intersecciones. Se pensó que estos factores son importantes para la estabilidad del modelo de fachada.

Las conclusiones parciales para este modelo son dos: primero, pensar en la validez estructural desde el inicio del modelo para no contradecir el esquema estructural de rigidez de fachada; segundo, mantener la variación de superficie, puesto que se ve que ayuda a controlar la insolación.

DESARROLLO

En cuanto a la morfología, se dividió de manera perpendicular la malla de resultados en 14 pilares verticales, siguiendo la línea del edificio original. Los pilares y las losas están cortados según los valores de la optimización estructural. Se pensó que estos nuevos perfiles podrían contribuir a detener la cantidad de radiación que fue un problema en el prototipo 2.1.

en verano, permitiendo en invierno recibir un ingreso superior en la fachada de menor exposición.

< 109 Piel estructural - José Miguel Armijo

Este prototipo fue diseñado en base a los resultados obtenidos en el modelo anterior.

Lo que se intentó fue usar la optimización y la malla del prototipo 2.1 y explorar una configuración que atendiera los problemas de oclusión e insolación.

DESARROLLO

VERANO

110 >

Ilustraciรณn 56 Armijo, J. (2014) Comparaciรณn para la Insolaciรณn para el solsticio de verano y de invierno (imagen).

DESARROLLO

INVIERNO

Ilustración 56 Armijo, J. (2014). Comparación para la Insolación para el solsticio de verano y de invierno (imagen).

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 111

DESARROLLO

112 >

Ilustraciรณn 57 Armijo J. (2014) Prototipo 2.3 Lentejuelas (imagen).

<3.0> DESARROLLO

La morfología de fachada, por lo tanto, se compone de tres elementos: el eje de la optimización topológica desde P.2.1, balcones con distintas dimensión y una malla triangulada con distintas aberturas. La morfología de los balcones se hace según las aperturas dejadas por la optimización. Luego, se hace una malla de triangulación exterior entre los balcones, para que, finalmente, esa malla sea abierta según la radiación del solsticio de verano.

misma optimización del prototipo 2.1. En base a estos, los balcones fueron hechos al extruir en distintas medidas según su clasificación en tres grupos. El primero, en los que el ancho tiene una proporción parecida al alto, los balcones tienen dimensiones que van desde los 0,9 a los 1,5 metros. En el segundo, que corresponde a la mayoría de las aperturas, el ancho es el doble o el triple del alto, y la extrusión va de los 1,5 a los 3 metros.

En el tercer grupo, el ancho es mucho más que tres veces el alto, lo que permitía pensar en salones más allá del eje de optimización, llegando a medir de 3 a 6 metros fuera de la fachada. Para soportar estas medidas y cantidades, se pensó en una segunda capa que debía trabajar en conjunto para estructurar los balcones y reducir la insolación. Se decide por una malla triangulada que funciona como un tejido exterior.

Respecto a la parte estructural, se utilizó la

En cuanto a la oclusión urbana, después de

En general, es en este prototipo la primera vez que se piensa e implementa una integración entre la información de la radiación solar que le llega al edificio y oclusión urbana.

Sin embargo queda como una capa separada a la optimización estructural. En términos secuenciales, se pensó que la morfología general comprendiera la variable estructural, la oclusión urbana y finalmente la radiación.

< 113 Piel estructural - José Miguel Armijo

Ilustración 58 Armijo, J. (2014). P.2.3 Render interior (imagen).

DESARROLLO

<3.4> PROTOTIPO 2.3 LENTEJUELAS

DESARROLLO

Ilustraciรณn 61 Armijo, J. (2014) Mapa de radiaciรณn para P.2.3 (esquema).

114 >

Ilustraciรณn 59 Armijo, J. (2014). Prototipo 2.3 balcones extruidos, sin piel de lentejuelas(imagen)

Ilustraciรณn 60 Armijo, J. (2014) Clasificaciรณn de aperturas (esquema)

En cuanto a la insolación que recibe la torre, se utilizó nuevamente el algoritmo de Tedngai con los vectores del día de solsticio de verano. Las aperturas de las triangulaciones varían según los vectores radiación, el sol a cada hora del solsticio de verano. En otras palabras, a menor cantidad de radiación recibe, más grande será la apertura.

En cuanto a la fabricación, se pensó en este sistema de lentejas como una estructura secundaria, una mezcla de perfiles de acero con distintos tipos de plásticos cortado en CNC. La fabricación de la estructura de optimización se iba a realizar de la misma manera en la cual fue hecha la del prototipo 2.1. No

se pudo hacer un prototipo a escala de este modelo.

Como conclusión, se piensa que la gran diversidad y complejidad del sistema es su mayor debilidad constructiva. Tener distintas estrategias morfológicas en distintos elementos suma una complejidad a la variable de fabricación. Además que la malla triangulada, similares a lentejuelas, tiene una diversidad de formas difícil de abarcar. De la experiencia de este diseño se concluye que es necesario integrar las variables en una sola fachada estructural, puesto que se asegura que en la fabricación de un elemento se cumplan distintos procedimientos.

DESARROLLO

tener la clasificación de los balcones en tres grupos y los rangos de medidas de separación desde el eje de la optimización, se pensó que la medida debería ser variable según el paisaje urbano. Entonces, los balcones que se encuentran hacia la vista del río y la ciudad son más extensos que los que están hacia el cerro y la otra torre.

< 115 Piel estructural - José Miguel Armijo

Ilustración 62 Armijo, J. (2014) Prototipo 0.0 y prototipo 2.3 (imagen).

DESARROLLO

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Ilustraciรณn 64 Armijo, J. (2014) Prototipo 2.4 ร rboles (imagen).

<3.0> DESARROLLO

En este prototipo se busca que la morfología no sólo respondiera a lo topológico, sino que además se hiciera cargo de lo estético y de sortear los problemas de la insolación y la oclusión con una reinterpretación de los resultados.

En términos morfológicos, se tomó la optimización del prototipo 2.1 y se adaptó el grano de la morfología para que resultara más abierta y distribuida (il. 64). Por lo tanto, se volvió a dibujar sobre la información de la optimización, encontrando una serie de diagonales las que fueron establecidas como ramificaciones. El fin de esto es abrir la estructura a través de la añadidura de más “ramas”. En base a estas consideraciones, y en vista que el resultado era similar a estructuras orgánicas, es que se pensó en hacer dos tonos para la estructura, de manera que resaltara la aparición de elementos similares a árboles en las esquinas.

Como se dijo, se utilizó la misma optimización topológica desde P.21. Primero se hizo un dibujo de las tensiones que se observan como una serie de contornos paralelos y concéntricos. Después se dibujaron, en azul, los que se piensan son los caminos de las tensiones principales, más otros que ayudarían a la rigidez de la estructura de la torre. En rojo se dibujó un espejo de las anteriores. Con estos se hace un corte de la superficie general generando un espesor a aquellas líneas. Se pensó que este tipo de fachada, en conjunto con las losas, sería suficiente para estructurar el modelo.

El mayor número de ramas que componen la fachada de la estructura tiene por objetivo responder a la insolación y, al mismo tiempo, tamizar la luz que recibe la construcción. El diseño es una especie de celosía. Se pensó en una segunda optimización para sumar una mayor cantidad de ramificaciones en los

< 117 Piel estructural - José Miguel Armijo

Ilustración 63 Armijo, J. (2014) Pisos superiores P.2.4 (imagen).

DESARROLLO

<3.5> PROTOTIPO 2.4 ÁRBOLES

DESARROLLO

118 >

Ilustraciรณn 65 Armijo, J. (2014) Dibujo a partir de diagonales desde P.2.1 (imagen).

sectores que se necesitara más control de radiación. Esta no se concretó para seguir con otra línea de modelos.

En el aspecto de la oclusión urbana, se creyó que el mejor aporte del modelo es que abre un poco más la vista en los pisos inferiores.

Sin embargo en comparación con los vanos desde P.2.1, la diferencia es mínima.

En cuanto a la fabricación: este modelo puede ser construido mediante encofrados circulares similares a los que permitieron la construcción del centro de convenciones de Qatar que se vio en el punto 1.4.1 del contexto.

Es una técnica que es efectiva para este tipo de morfologías, sin embargo muy cara. En los prototipos a escala se comprobó que una manera de construir este tipo de morfología, es asumir que es un plano con cortes, debido

DESARROLLO

a esto se puede construir como el prototipo 2.1.

Como conclusión particular, se piensa que el prototipo carece de los otros aspectos de insolación, oclusión y fabricación de otros modelos, pero sí se hace cargo de un aspecto estético hacia la ciudad, lo cual ha sido y será tema recurrente en otros modelos y referentes de la investigación.

< 119 Piel estructural - José Miguel Armijo

Ilustración 66 Armijo, J. (2014) Pisos inferiores P.2.4 (imagen).

DESARROLLO

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IIlustraciรณn 67 Armijo, J. (2014) Prototipo 3.1 Pilares Orgรกnicos (imagen).

<3.0> DESARROLLO <3.6> PROTOTIPO 3.1 PILARES ORGÁNICOS

Como se mencionó anteriormente, se usó Millipede para Rhinoceros en base al trabajo de Michalatos y Kajima (2012). La subdivisión de la fuerza es la misma que se adelanta en el punto de variable estructural (1.4 de esta investigación). Se tomó la consideración de 1000 Kg. de carga distribuidos uniformemente en la losa, más 250 Kg. de uso por metro cuadrado, tributando la mitad para la fachada y a otra para el núcleo. El peso propio fue de 1000 Kg. el m2. Para las fuerzas laterales se utilizó la simplificación desde el Fondecyt n° 1100374, de suponer la carga sísmica como la mitad de las cargas vivas más todas las de peso propio.

Como el desarrollo de este prototipo fue para probar la nueva herramienta, no se hizo ningún diseño especial para controlar la radiación solar que recibe la torre. Sin embargo, se asume para éste la condición de que la estructura va por adelante del vidrio, dejando una distancia de un metro para aprovechar el arco de los pilares para dar sombra. Otro aspecto positivo es que la distribución de la luz en este prototipo es más o menos uniforme.

En el desarrollo de este prototipo, la oclusión urbana no fue una variable a considerar, sin embargo, los pisos inferiores de la fachada comparten una distribución presida a las de los pisos superiores, siendo una característica positiva.

Para la fabricación, se pensó en pilares de hormigón donde el mismo moldaje fuera cambiando para producir los distintos pilares prefabricados. Por ejemplo, utilizar flexible en módulos cortados en CNC. No se fabricaron prototipos a escala.

DESARROLLO

La morfología de este modelo se puede describir como pilares que se van abriendo de manera orgánica, al igual que los árboles, a medida que aumenta la altura. Entre más alto, los pilares se vuelven más flexibles y se van abriendo hacia la punta a medida de que la estructura necesita mayor oposición a la fuerza de tracción. Por lo mismo, también los vacíos que se generan en la fachada tienen forma de arcos de catenarios.

Las cargas del viento también se consideraron, siendo incrementadas hacia la parte superior. Se piensa que esta distribución en gradiente de las fuerzas es la que provoca que la morfología de los pilares cambie, desde formaciones catenarias verticales a diagonales. Se eligió solo uno de los lados para posicionar las cargas verticales, lo que explica que los pilares acusen esa dirección.

Como se puede ver en el mapa de distorsiones por piso, en teoría la deformación es pequeña por lo que se podría pensar en un excelente desempeño para este tipo de estructuración.

< 121 Piel estructural - José Miguel Armijo

Este modelo inaugura los prototipos de la línea 3, marcados por el uso de una nueva tecnología que va a permitir nuevas integraciones de algoritmos y, al mismo tiempo, permitirá una mayor libertad en el diseño del prototipo final. Nos referimos al complemento de Grasshopper llamado Millipede. Fue programado por P. Michalatos and S. Kaijima (2012), quienes anteriormente habían distribuido otro programa en línea llamado Top Opt. Estos programas son de licencia gratuita para fines de estudio y académicos.

Este prototipo, en principio, busca conocer y entender la herramienta y sus posibilidades.

Por eso se indagó en la subdivisión de los vectores de fuerzas por piso y, también, las cargas para sismos y vientos.

DESARROLLO

Como conclusión: es necesario avanzar en un comportamiento estructural que, además de tener un buen desempeño por piso, como en este modelo, necesita afrontar los esfuerzos másicos que están presente en el total de la fachada. Por otro lado, se encuentra positiva la posibilidad de manipular la cantidad de distribución de masa y vacíos que permite la nueva herramienta Millipede.

122 >

DESARROLLO Piel estructural - José Miguel Armijo

< 123

Ilustración 68 Armijo, J. (2014) Mapa densidades y deformación máxima (mts.) para P.3.1 (Imagen).

DESARROLLO

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IIlustraciรณn 69 Armijo, J. (2014). Prototipo 3.3 Patrรณn Irregular (imagen).

<3.0> DESARROLLO

En términos generales, en este prototipo es la primera vez que se mezclaron dos capas de optimización estructural: una general, obtenida del trabajo desarrollado en el prototipo 2.1, y otra particular, obtenida desde el comportamiento estructural cada 5 pisos. Además, se volvió a dibujar con un set de 42 curvas con la intención de simplificar la fabricación.

La morfología de este modelo se trabajó ocupando el mismo procedimiento del prototipo 3.1, es decir tomar el complemento Millipede para un dominio y cargas definidas.

A estos se le sumaron una serie de pilares, haciendo una síntesis del patrón morfológico del 2.1. Estos se hicieron con las curvas que se redibujaron desde ese procedimiento. El resultado fue un patrón irregular que varía en su forma de un piso a otro. Aunque conserva cierto patrón de continuidad en total, cumpliendo el objetivo que la morfología cumpla

con un patrón general.

En términos estructurales, se volvieron a usar las mismas descomposiciones de fuerzas del modelo anterior. Sin embargo, lo que cambió fue la anexión de los pilares, que en la programación se incorporan como regiones donde la densidad es positiva antes de correr el algoritmo de optimización. Se hizo la restricción de la fachada cada cinco pisos debido a la posibilidad de llegar a hacer módulos más grandes para llevar después a la fabricación.

El diseño irregular de esta fachada implica un ingreso de luz más o menos uniforme. Sin embargo, no se hizo un estudio acabado de la radiación. En este diseño se pensó que el vidrio podía estar en la misma línea que en la fachada. En los siguientes modelos, se volvió a pensar en la fachada como una máscara del vidrio.

< 125 Piel estructural - José Miguel Armijo

IIlustración 70 Armijo, J. (2014) Optimización de 5 pisos. Densidades positivas en blanco, y negativas en negro, con redibujo de vanos en colores, y deformación máxima (imagen)

DESARROLLO

<3.7> PROTOTIPO 3.3 PATRÓN IRREGULAR

DESARROLLO

126 >

Ilustraciรณn 71 Armijo, J. (2014) Resultados y redibujo 18 curvas (esquema).

Respecto a los paños vidriados, estos serían los mismos que el contorno desde el vano del hormigón, por lo que la gran cantidad de ventanas de diseño particular incrementa el coste de la fabricación y resulta en la inviabilidad del prototipo.

No se fabricaron prototipos a escala de este modelo.

Como conclusión parcial, este modelo comprobó que era posible incluir el resultado de la optimización de otro prototipo y operar con otras variables para seguir adelante con nuevas morfologías. Manteniendo el patrón entero como base de los siguientes prototipos, se conservará un comportamiento global adecuado para la variable estructural.

< 127 Piel estructural - José Miguel Armijo

En cuanto a la fabricación, se encontraron distintos problemas a partir de la gran cantidad y diversidad de vanos, lo que complicaría la ejecución del diseño. La idea original era realizar una optimización cada cinco pisos y encontrar curvas recurrentes para para hacer moldajes tallados en CNC de poliestireno expandido. La cantidad de curvas que arrojó este esquema de optimización fue de 325 por fachada, es decir 1000 en total. Se redibujaron en un total de 42 curvas distintas, lo que hace un total de un mínimo de 168 piezas de prefabricación para los vanos. Sin embargo, la gran cantidad de ventanas pequeñas, y alargadas impulso para seguir investigando en patrones donde exista una mayor regularidad e inclusión de otras variables.

DESARROLLO

La variable de oclusión urbana no intervino en prototipo, debido al énfasis en integrar la estructura general con la local, pero la gran cantidad de ventanas largas y angostas dificulta la mirada hacia el exterior.

DESARROLLO

128 >

Ilustraciรณn 72 Armijo, J. (2014) Prototipo 3.4 Patrรณn Colmena (imagen).

<3.0> DESARROLLO

DESARROLLO

<3.8> PROTOTIPO 3.4 PATRÓN COLMENA

En este prototipo se utilizaron distintos complementos de Grasshopper, integrando las variables de estructura e insolación. Mientras la primera se abordó con Millipede, para la segunda se utilizó el plug-in Ladybug. En este aspecto, se adaptaron distintas aplicaciones sobre una misma base para hacer frente a las orientaciones de mayor insolación.

Siguiendo en esta línea, se volvió a la estrategia de usar la fachada como máscara para el paño vidriado, dejando una distancia entre ellos. En cuando a la fabricación, se consiguió una menor cantidad y diversidad de curvas, llegando a 18 curvas distintas.

En términos morfológicos, el patrón irregular del edificio anterior es dirigido llegando a una geometría similar a lo que se encuentra en una colmena. Esto fue posible, debido a que se incluyó una malla geométrica hexagonal de vacíos en el trabajo de una segunda capa de optimización estructural por piso.

Con esta geometría, existen dos tipos de vanos, unas amplias, de un área y contornos similares, y unas más pequeñas. Esta distribución más uniforme de la masa permite un mejor y mayor control del acceso de la luz al interior del edificio. Por otro lado, en aquellas partes donde se daba una mayor insolación, se subdividieron los vanos más grandes usando los mismos resultados y curvas de los vanos más pequeños.

En términos estructurales, en el diseño de este prototipo se ocupó el mismo esquema general de optimización del modelo anterior, es decir, usar los resultados del prototipo entero como base para una optimización local. Sin embargo, en este modelo se optó por circunscribir el dominio del proceso a cada piso. En cada uno de los casos, se fue cargando las losas superiores con las fuerzas de tracción y compresión dependiendo del piso, y asumiendo las fijaciones en la losa inferior.

< 129 Piel estructural - José Miguel Armijo

Ilustración 73 Armijo, J. (2014) Pisos superiores P.2.4 (imagen).

DESARROLLO

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Ilustraciรณn 74 Armijo, J. (2014) Mapa de regiones y de densidades y deformaciones (esquema).

Además de agregar una malla hexagonal, la que se fija como espacio de vacío. Estos elementos son los que dirigen la emergencia del patrón colmena. Se comprueba que la deformación máxima es baja, por lo que se logra un comportamiento rígido en apariencia adecuado.

Después de exportar las curvas resultantes se volvió a dibujar con curvas, para llevarlas a hacer el modelo 3D, que se utilizó en la próxima etapa de insolación. En relación a esto último, el análisis en Ladybug fue utilizado como una estrategia de modelación para bajar la concentración de insolación en las fachadas noreste y sureste. Se parte por tomar una muestra de radiación solar de todo el edificio, para todo el año. Al tomar la muestra de la fachada vidriada, se utilizó las coordenadas de Santiago de Chile para la ubicación del edificio. Gracias a esto, se localizaron las regiones de la fachada con

la mayor insolación. Estas se concentran en los paños vidriados de mayor amplitud en las fachadas del este.

Para hacer frente a este fenómeno, se tomaron los vanos de mayores áreas y se subdividieron en diagonal, usando las curvas que emergieron de otros vanos más pequeños.

Después se volvió a analizar en Ladybug, comprobando que el máximo de insolación había bajado desde 880 a 780 Kwh/m2 aproximado con esta estrategia.

En este modelo, la oclusión no se abordó mayormente. Sin embargo, se pensó que al hacer la optimización con cargas y fijaciones en toda la losa, se conseguiría que el patrón se fijara en esas zonas, dicho de otra manera, la vista se interrumpiría con la zona de la losa, dejando sin posibilidad de que se logren vistas en secciones verticales más extensas de la ciudad y la cordillera.

DESARROLLO

< 131 Piel estructural - José Miguel Armijo

Ilustración 75 Armijo, J. (2014) Comparación después y antes de adaptación a insolación (esquema).

DESARROLLO

Esto será abordado en el próximo modelo que tomara vigas como el punto de unión entre fachada estructural y el resto del edificio.

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Respecto a la fabricación, la fachada fue redibujada desde los resultados de la optimización estructural con la intención de tener una menor cantidad de curvas que el modelo anterior. Esto se consigue con un total de 18 curvas, las que se van recombinando para abarcar la complejidad que fue emergiendo en toda la fachada. Cabe señalar que estas son las mismas que se recombinaron para formar las fachadas de mayor insolación. Se pensó que estas curvas podían ser llevadas a moldajes de poli-estireno expandido tallado en CNC, las cuales son reutilizadas en toda la fachada, en un moldaje de encofrado tradicional hecho en obra. No se hicieron prototipos a escala.

Como conclusión parcial, se puede señalar que este modelo logra una síntesis de variables importantes para la investigación.

Por un lado, mantiene una optimización estructural total y local a cada piso, los que son indicados con una baja deformación. Por otro lado, la insolación es enfrentada de manera adaptativa para cada fachada, usando los mismos elementos que emergieron del proceso anterior. Finalmente, en cuanto a la fabricación, se mantiene un bajo índice de diversidad de curvas, lo que permitiría una alta reutilización de partes para el moldaje. Para el próximo modelo, se repetirán los procesos anteriores, pero anclando la fachada a través de vigas.

DESARROLLO Piel estructural - José Miguel Armijo

< 133

Ilustración 76 Armijo, J. (2014) Adaptación de insolación (esquema).

DESARROLLO

134 >

IIlustraciรณn 77 Armijo, J. (2014). Curvas de optimizaciรณn y redibujo con 18 curvas (esquema).

DESARROLLO Ilustración 78 Armijo, J. (2014) P.0.0 y P.3.4. (imagen).

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 135

DESARROLLO

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Ilustraciรณn 79 Armijo, J. (2014). Prototipo 3.7 Patrรณn Queso (imagen).

<3.0> DESARROLLO <3.9> PROTOTIPO 3.7 PATRÓN QUESO

DESARROLLO

Ilustración 80 P37 Vista superior versión vigas

Ilustración 81 Armijo, J. (2014) Vista superior, versión tramos de losa (imagen).

En términos generales, este prototipo se centra en tener espacios donde la vista en vertical sea amplia, por lo que se usó un esquema de fijaciones a la fachada estructural mediante vigas, logrando algunos vanos que comprenden tres pisos.

Se mantiene el esquema de fachada de insolación, y se experimenta con dos esquemas, uno con vigas y otro con tramos de la losa que se proyectan hacia la fachada de forma diferenciada para ayudar al control de insolación.

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 137

DESARROLLO

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Ilustraciรณn 82 Armijo, J. (2014) Optimizaciรณn estructural para P.3.7 (esquema).

DESARROLLO Ilustración 83 Armijo, J. (2014) Comparación insolación P.3.7 y P.3.7.2 (esquema).

En el aspecto morfológico, se volvió a usar el esquema del patrón hexagonal, pero en vez de usar losas para juntar a la fachada con el núcleo, se usaron vigas cada 2,5 metros.

La separación desde el inicio de la losa a la

parte interior de fachada es de 1,2 metros, más 30 centímetros de espesor de fachada, por lo que el paño vidriado está a 1,5 metros de la superficie exterior. Esto hace que tenga un buen desempeño en el aspecto de insolación.

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 139

DESARROLLO

Esta fachada tiene un patrón un poco más irregular que el anterior, pero sigue una lógica reconocible con una mayor continuidad que el P.3.3, similar a las burbujas que se encuentran en algunos tipos de quesos.

140 >

En cuanto a la estructura, en este modelo se usó la misma distribución de fuerzas que se ocupó en la optimización pasada, dividiendo la fuerza en las 12 vigas. Además se volvió a utilizar la malla hexagonal y el patrón de pilares desde el P.2.1. La gradiente de deformaciones es mínima, por lo que aún conserva una gran solidez. Se usaron vigas de 50 centímetros de diámetro de sección circular. Una vez obtenidos los resultados desde la optimización se vuelve a dibujar, llegando a agrupar las distintas zonas en 24 curvas, 5 más que el modelo anterior.

En el aspecto de insolación, se utilizó el plug-in Ladybug para entender y disminuir la incidencia en este prototipo. Se tomó una muestra con las mismas condiciones de los prototipos anteriores. El resultado indicó que este prototipo, con el esquema de viga y losa, tiene excelente desempeño, con un promedio de 354 Kwh/m2, por debajo de los 491 Kwh/m2 de la torre original. Si bien, esto hubiese cerrado el proceso, al ver los renders de los pisos superiores se pensó que era posible modificar el esquema de vigas por uno en donde se sacrifican algunas y se modifica la distribución de la fachada de vidrio para aumentar el rango de visión y por otro lado reducir la insolación de fachada.

Este nuevo esquema, que se presenta como el prototipo 3.7.2, sacrifica algunas vigas, pero en compensación propone algunos tramos donde se llega con losa a la fachada, lo que contribuye con reducir en algunas partes la cantidad de radiación y es solidario con la estructura.

Además, el perímetro del vidrio es llevado hacia el lado sur, dejando más espacio entre la piel estructural y el paño vidriado. Este nuevo modelo, una vez analizado, comprobó que la insolación baja a un promedio anual de 259 Kwh/m2. En específico, en la cara de exposición suroriente, se logra bajar considerablemente en comparación al modelo 3.7.

Respecto a la cara nororiente, la insolación se muestra más concentrada, de nuevo en las secciones de mayor área. Se resuelve dejarla en ese estado.

En cuanto a la oclusión urbana, la propuesta de una segunda versión se hace en relación a generar una mayor distancia con las fachadas de mayor insolación, que coinciden con los panoramas hacia los rascacielos de la comuna de Providencia y las vistas hacia la cordillera. Los recortes están hechos pensando en esas direcciones y las áreas de los vanos de la fachada.

DESARROLLO Piel estructural - José Miguel Armijo

< 141

Ilustración 84 Armijo, J. (2014) Fabricación P.3.7, 2.4 curvas (esquema).

DESARROLLO

142 >

Ilustración 85 Armijo, J. (2014) Vistas del modelo 3.7.2 con losas (imagen).

Ilustración 86 Armijo, J. (2014) Vistas modelo 3.7 con vigas (imagen).

En relación a la fabricación, el redibujo de la fachada fue logrado en 24 curvas, 7 curvas más que el modelo anterior. También se pensó que puede ser realizada con moldaje tallado en CNC para poli-estireno expandido.

Una ventaja en comparación al modelo anterior, es que la fachada puede ser teselada en paneles más pequeños y prefabricado lo que permitiría ser hecho en otro lado y posteriormente ser transportado. En relación a las otras versiones, la primera hecha con vigas y losas, sería menos costoso en términos constructivos, debido a que se puede lograr con prefabricados estándares que la versión con los recortes en la losa, debido a que estos deben ser hechos con un esquema parecido a la fachada, es decir, cortando “el negativo” para el proceso de vertido de hormigón. Sin embargo, la reducción en la cantidad de insolación, multiplicado por los años de gasto de uso del edificio, sería una razón de peso para preferir el segundo modelo.

En conclusión, este modelo logro una síntesis en la piel estructural desde los parármelos de optimización topológica estructural, la insolación y la búsqueda de mejores condiciones para aprovechar las vistas de la ciudad, además de la fabricación que se mantuvo una cantidad abarcable para la fabricación.

En el modelo 3.7.2 se logró una mejor protección a la insolación, mientras que se permitieron algunas vistas libres de vigas, lo que se considera positivo. Sin embargo, se piensa que es posible, con el modelo territorial y urbano con el que se cuenta, incluir en las primeras etapas de modelación de la malla hexagonales, los valores de una definición de oclusión urbana. Esto se abarcará en un modelo posterior.

DESARROLLO Ilustración 87 Armijo, J. (2014) Vista de fachadas oriente, de mayor exposición (imagen)

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 143

DESARROLLO

144 >

Ilustraciรณn 88 Armijo, J. (2014) Prototipo 3.10 Patrรณn ร seo (imagen).

<3.0> DESARROLLO

En términos generales, el prototipo 3.8 es el último de esta serie y de la investigación.

En esta ocasión, se alteró el orden de las variables: primero se mantuvo el patrón total desde P.2.1, después se le integró la oclusión urbana, después la insolación, para volver a una optimización estructural por piso, para después volver a medir la insolación. Finalmente se produjo el prototipado de modelos a escala y se propuso un esquema de fabricación.

Como se ve en la ilustración 89, el patrón base se caracteriza por incluir tres geometrías: hexágonos, tramos de losas y la base de los pilares definidos a partir del prototipo 2.1.

El patrón hexagonal base es alternado piso por medio buscando los espacios de visión que se encontraron en el prototipo anterior, que ofrecen vistas hacia la ciudad y cordillera sin interrupciones de fachada en vertical.

Además, el patrón es continuo con las otras

fachadas, para permitir vistas en las esquinas.

Sin embargo este patrón hexagonal, es distorsionado según dos variables, la oclusión urbana y la insolación.

En primer lugar, la oclusión urbana busca integrar matemáticamente el contexto a la morfología de fachada. Con este objetivo se trabaja en una definición que consta de tres partes, un input desde la maqueta de contexto, el procesamiento de vectores desde puntos de visión, y un output de valores de la oclusión urbana. El input de la maqueta de contexto consistente en el terreno de una parte de Santiago, tomando a Providencia como centro. Además, fueron incorporados algunos edificios cercanos a la torre Santa María, como el conjunto Costanera Center, el Hotel Sheraton y otros edificios de la comuna que se encontraron en los servidores delservicio Google Warehouse 48- . En conjunto al cerro San Cristóbal, son los oclusores de

< 145 Piel estructural - José Miguel Armijo

Ilustración 89 Armijo, J. (2014) Maqueta 3D Providencia (imagen).

DESARROLLO

<3.10> PROTOTIPO 3.8 PATRÓN ÓSEO

DESARROLLO

Ilustraciรณn 90 Armijo, J. (2014) Mapa de Oclusion urbana para el prototipo 3.10 (esquema).

146 >

Ilustraciรณn 91 Armijo, J. (2014) Mapa de deformaciรณn de hexagonos segun Oclusion urbana y atractor para el prototipo 3.10 (esquema).

la vista hacia el contexto geográfico.

Esta maqueta sirve de base para medir los vectores. Parten desde a puntos que corresponderían a la mirada del observador. Estos se ubican a 1,65 metros desde el nivel de terminación de losa. Para medir la dirección y profundidad principal, se dirigen distintos vectores de muestra desde este punto. De esta manera, simulan distintas miradas del observador. Corresponde a cinco vectores (il. 91) rojo al frente afuera del paño vidriado, azul 60° hacia la derecha, amarillo 60° hacia la izquierda, negro 30° bajo la horizontal y naranjo 30° sobre la horizontal. Estos vectores limitan con la maqueta 3D de contexto.

Al sumar estos vectores se determina un nuevo vector que define la dirección (verde en la il. 91) de la menor oclusión urbana y una distancia en proporción. Esto determina el output, el índice de oclusión

urbana para esta superficie. Se puede señalar que es un sistema que se asemeja a la Isovista en cuanto trabaja con los bordes que intersectan con la morfología.

El resultado del índice de oclusión urbana determina la distorsión de los hexágonos base. Sin embargo, esta gradiente de valores y la morfología base pueden producir distintos modelos, al ser manipulados por factores de normalización y proporción. Aunque todos los que son consistentes con el mapa de visión.

Los resultados configuran superficies que pasan a una segunda etapa de insolación.

Distintos modelos fueron evaluados según su comportamiento y son comparados con la torre original. Uno de ellos fue elegido para pasar a la etapa de optimizaciónestructural para finalmente ser redibujado en la variable de fabricación. En general, todos los prototipos mostraron un desempeño de

DESARROLLO

< 147 Piel estructural - José Miguel Armijo

Ilustración 92 Armijo, J. (2014) Vectores de oclusión y morfología (esquema).

DESARROLLO

Ilustraciรณn 93 Armijo, J. (2014) Patrรณn para optimizar (esquema).

148 >

Ilustraciรณn 94 Armijo, J. (2014) Modelos para el prototipo 3.10 (esquema).

En este modelo coincide las menores apreturas a la cara de mayor insolación que es la cara norponiente, que es la que está orientada hacia el cerro San Cristóbal. Sin embargo, se fijó en el cerro un punto atractor, que es un punto de interés que influyó en la morfología del prototipo en tal manera que la apertura de las ventanas fueron modificadas para facilitar la vista hacia el cerro sin desatender la variable de insolación. Como resultado, las ventanas de la parte inferior de la fachada norponiente, nororiente y un poco de la surponiente están más abiertas para poder tener mejores vistas hacia el ya fijado

Respecto a la optimización topológica, una vez determinado los componentes geométricos, se hizo la optimización topológica de la misma manera que los prototipos anteriores, solo que ahora, en vez de vigas, se usó tramos de loza de metro y medio por 50 cms para las cargas y los anclajes. Con estos se obtuvo un mapa de densidades que se muestran en la ilustración 95. Las deformaciones máximas, según consta en los resultados desde Millipede, nunca excedieron los milímetros por metro cuadrado.

En cuanto a la fabricación, una vez obtenidos los contornos de las densidades desde la optimización, se reconocieron varias curvas similares, llegando a un total de 25 curvas base con las que se logra la fachada final.

En algunos de los contornos se eliminaron algunos tramos de los pilares iniciales desde la optimización, y también curvas muy pequeñas para ser construidas. En este patrón óseo, se reconoce la consistencia entre la apertura de curvas en las zonas de menor oclusión, o cerrado en las fachadas

DESARROLLO

punto atractor en el cerro y, además, para que tengan una visual hacia el futuro proyecto de sendero que se va a situar alrededor del cerro.

< 149 Piel estructural - José Miguel Armijo

insolación por debajo de los 200 Kwh/m2, mucho mejor en comparación al original que tiene 491 Kwh/m2. Respecto a la cantidad de Kw. total, estos fueron considerablemente menores, inclusive en algunos modelos donde se aumentó el tamaño entre pisos de 3,3 a 5 metros, y de 25,6 a 30 metros de ancho. El más cercano llego a tener una cantidad de 2.500.000 Kw. mientras que el prototipo 00 tiene casi 5 millones de Kw. Se escogió el modelo de proporciones similares, que tiene el mejor desempeño: 156 Kwh/ m2 de insolación promedio y un acumulado de 1,6 millones de Kw. anual aproximados.

DESARROLLO

Ilustraci贸n 94 Armijo, J. (2014) Optimizaci贸n topol贸gica por piso para P.3.10 (esquema).

150 >

Ilustraci贸n 95 Armijo, J. (2014) Contornos densidades (esquema).

DESARROLLO Ilustración 96 Armijo, J. (2014) Redibujo de P.3.10 en 25 curvas (esquema).

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 151

DESARROLLO

152 >

Ilustración 97 Armijo, J (2014) P3.10 Insolación después de Optimización topológica (imagen)

expuestas a la radiación. Además de la optimización topológica.

fachadas norte, en los vanos donde las curvas tienen la mayor área.

Por otro lado respecto la conexión con la fachada, se plantean unos tramos de unión de metro y medio de ancho, para que el desempeño de insolación sea similar a lo visto en el prototipo 3.7.2. y en el referente de la Torre o14. El ancho la piel estructural se dejó en 27,6 metros, pensando en dejar un metro efectivo de separación entre la fachada vidriada y la piel estructural. Ésta se dejó con un espesor de 30 centímetros.

La fachada vidriada tiene un ancho de 25 metros. En esta base también se incluyó el patrón del Prototipo Entero 2.1.

Estas llegan a tener áreas de 803 Kwh/m2, siendo más bajas que las del modelo original que llegaban a 951 Kwh/m2. Se piensa que una manera de solucionar este problema, manteniendo las aperturas hacia las vistas mas extendidas de la es proyectando algunos halls interiores de doble altura.

Respecto a un nuevo cálculo de insolación, se encontró que después de la optimización topológica y el redibujo, la fachada incremento en 70 Kwh/m2 la ganancia promedio, y en 400 mil Kw en el total anual. Esto aún está por debajo de la mitad de la insolación del modelo original. Como se ve en el mapa de insolación, estas se concentran en las

Como conclusión parcial se piensa que este proceso ha sido el decante de los otros prototipos y como sugiere su nombre, el patrónóseo es similar a lo que se encuentra en los huesos de las formas viviente. La emergencia de una suma vacíos y de llenos, desde las relaciones matemáticas internas, decantado de la experiencia con todos los otros prototipos, y de la interacción con el medio virtual de la ciudad de Santiago.

A continuacion se ofrece un resumen visual del prototipo en láminas de proceso.

Ilustraciรณn 98 Armijo, J (2014) P3.10 renders de proyecto (imagen)

DESARROLLO

154 >

Ilustraciรณnes Prototipo 3.10 ร seo Armijo, J. y Monasterio, M.(2014) Lรกmina resumen proceso de prototipo final (esquema).

Piel estructural - JosĂŠ Miguel Armijo

< 155

DESARROLLO

DESARROLLO

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Ilustraciรณnes Prototipo 3.10 ร seo Armijo, J. y Monasterio, M.(2014) Lรกmina resumen proceso de prototipo final (esquema).

Piel estructural - JosĂŠ Miguel Armijo

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DESARROLLO

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Ilustraciรณnes Prototipo 3.10 ร seo Armijo, J. y Monasterio, M.(2014) Lรกmina resumen proceso de prototipo final (esquema).

Piel estructural - JosĂŠ Miguel Armijo

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Ilustraciรณnes Prototipo 3.10 ร seo Armijo, J. y Monasterio, M.(2014) Lรกmina resumen proceso de prototipo final (esquema).

Piel estructural - JosĂŠ Miguel Armijo

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Ilustraciรณnes Prototipo 3.10 ร seo Armijo, J. y Monasterio, M.(2014) Lรกmina resumen proceso de prototipo final (esquema).

Piel estructural - JosĂŠ Miguel Armijo

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Ilustraciรณnes Prototipo 3.10 ร seo Armijo, J. y Monasterio, M.(2014) Lรกmina resumen Anรกlisis estructural prototipo final (esquema).

Piel estructural - JosĂŠ Miguel Armijo

< 165

Ilustración 98 Armijo, J (2014) Modelación paramétrica del prototipo 3.10 Oseo, en Grasshopper-Millipede- Ladybug- Oclusion tubana(imagen)

<3.0> DESARROLLO <3.11> CONCLUSIONES DEL PROCESO DE MODELACIÓN DE FACHADA

Respecto a la variable estructural, en la medida en que los prototipos avanzaron con la metodología de aplicación y la tecnología, la información al respecto de la optimización topológica también aumentó. Prueba de esto es que existe una mayor cantidad de libros y proyectos de aplicación. A medida que las tecnologías se refinan, también deberían existir una mayor cantidad y calidad en las aplicaciones de construcción, ingeniería y en arquitectura. Este recorrido es un esfuerzo también por construir material de aplicación para poder presentar y discutir en la comunidad académica sobre el tema. Sobre todo en cómo combinar escalas de optimización: una escala global, de conjunto y una particular, local. De esta manera, la metodología tendría las mismas escalas de los huesos de los seres vivos, donde simultáneamente confluye la forma general con la microscópi-

En el aspecto de la insolación, como se fue viendo con los prototipos, a medida de que era evidente que la gran cantidad de material que cubre la fachada era removida, se comenzó a preguntar de qué manera esta metodología provocaba un problema mayor.

Aquí empezó a aparecer el concepto de una piel estructural, que la fachada no fuera solamente estructura, sino también incluyera otras variables. Entonces, empezó a ser fundamental el uso activo de un complemento paramétrico que estuviera inserto en el ambiente de trabajo. Primero, la definición Tedngai y luego el uso de Ladybug, que lo que hace es ordenar y sistematizar el uso paramétrico para el cálculo de radiación solar, incluyendo datos locales, como presencia de smog o capa de ozono. También se comprueba que la tecnología avanzó desde una definición a un complemento que está siendo usado por incontables arquitectos y diseñadores. Lo que permite a mayor información sobre el desempeño local de la insolación y buscar las adaptaciones anticipadas al cambio climático.

La oclusión urbana se incorporó por la preocupación de la relación entre el habitante y el contexto. De esta forma, oficinas y edificios dan cuenta de la ciudad a la que pertenecen.

Aunque ésta cambie, puede quedar como un legado del tiempo en el que estuvieron en términos de morfología. Fue importante para el proceso desarrollar una definición desde lo que se aprendió de la Isovista, debido a

DESARROLLO

Por ejemplo, en la optimización estructural, se encontró que si bien es óptimo tener una estructura que tenga un buen comportamiento con el mínimo de material, no es necesariamente lo óptimo para un proyecto de arquitectura que debe ser habitado, debido a que existen problemas de otra índole que son igual de importantes, como lo es, por ejemplo, el control de insolación, sobre todo para una ciudad como Santiago, a la que se ha predicho la desertificación.

ca.Quizá en unos años más, con el aumento de la potencia de los computadores, esto no será un problema. Se experimentó, por ejemplo, el paso desde la programación de la optimización topológica desde afuera de los ambientes de diseño al incluir el software Millipede en el proceso de modelación de fachada.

< 167 Piel estructural - José Miguel Armijo

Los prototipos fueron cambiando su morfología según el orden y tratamiento de las variables principales. Fue un proceso que evolucionó y se retroalimentó debido al entendimiento del proyecto y del contexto presentado en la primera parte de la investigación. Lo anterior también fue gracias a la tecnología existente en los períodos en que se construyó la tesis y, por último, a las oportunidades que se vieron en los problemas durante la manipulación de las variables.

DESARROLLO

que no se encontró algo parecido a lo que se buscaba, es decir, interpretar lo que se veía desde la fachada hacia la ciudad. Por otro lado, fue interesante descubrir que en algunos puntos, mayores espacios de visión despejada no necesitan ser igual a mayor gasto por insolación. Junto con la estructura, el equilibrio del sistema resulta en una piel estructural de buen desempeño. También es interesante destacar que es posible agregar puntos específicos de interés como atractores de la visibilidad urbana para complejizar el patrón de aperturas.

168 >

Respecto a la fabricación, la factibilidad de estas ideas está dada por esta misma variable. Sin embargo, nos encontramos en un periodo temporal donde los sistemas digitales permiten distintos niveles de interpretación y traspaso desde el diseño a la fabricación de lo concreto. Encontrando nuevas razones para las estrategias de fabricación del proyecto, vemos que también las tecnologías de fabricación y la divulgación de estas han progresado. El proceso fue informado por incipientes usos y tipos de herramientas digitales. Cabe señalar que las aplicaciones constructivas para la optimización topológica, hoy la mayoría corresponde a vigas y partes de estructuras más pequeñas.

Sin embargo, hay un incipiente interés con la masificación de las tecnologías de impresión 3D, sobre todo en el ámbito de la prostética y robótica, y será muy importante cuando las impresoras 3D de edificios sean de común uso.

Cabe señalar que en el último prototipo fue acertado hacer un cambio del orden de las variables. Esto produjo una morfología integral que cumple con todas las preguntas de la formulación mientras sintetiza las variables de desempeño en una piel estructural.

CONCLUSIÃ&#x201C;N <4.0>

CONCLUSIร N

172 >

Ilustraciรณn 99 Armijo, J (2014) Prototipos de la investigaciรณn(imagen)

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 173

CONCLUSIÓN

IlustraciĂłn 100 Armijo, J (2014) Preguntas y respuestas especĂ­ficas proyectuales (imagen)

<4.0> CONCLUSIÓN

Las variables que se decidieron integrar fueron: la optimización estructural, la insolación, oclusión urbana y la fabricación digital, como se concluyó de la parte proyectual, estas fueron surgiendo a partir del trabajo en los prototipos.

La segunda parte de la pregunta que habla del resultado que emerge de la integración de las variables resto en algo que no se tenía consciencia en un principio de la investigación, la fachada puede actuar como una piel estructural. El trabajo en la dejándola permeable en ciertos lugares y adaptativa a su ambiente y contexto, integrando de la misma forma la variable estructural. Es por eso que se plantea este concepto de piel estructural como conclusión del uso de la herramienta paramétrica para la fachada de la segunda torre Santa María.

En segundo lugar, esta investigación trata entender al desafío de los arquitectos del siglo XXI: si bien el rol del arquitecto había sido diseñar considerando variables cualitativas y cuantitativas desde el contexto,

Esta pregunta se responde en varias partes, relacionadas entre sí. La modelación paramétrica es la que permite optimizar, pero debería tener las siguientes características: adaptativa, traductora y generativa En un principio, la forma de integrar variables a un proyecto complejo debiese ser través de una modelación paramétrica.

De esta manera, se conduce al prototipado a la optimización tanto del proceso como del desempeño morfológico.

Por otro lado, para que la modelación sea optima, es necesario que también sea adaptativa. Por un lado, si la modelación es capaz de integrar nuevas variables y complejizar el proceso, la morfología abarcara nuevas funciones con su síntesis. Por otro lado, la modelación paramétrica debe de ser capaz de agregar estas variables desde el feedback de otros actores, como por ejemplo: ingenieros y profesionales de otras áreas del proyecto, usuarios, clientes, fiscalizadores. Esta forma, la modelación encuentra nuevas restricciones que se agregan a la serie descrita por Burry (Burry, J., Burry, M., 2010, p.117) como la normativa, en el uso, el precio, etc.

Cuando modelación paramétrica es generativa, y empodera la decisión del proyectista podemos decir que optimiza el prototipado. Es decir, es generativa si tiene la virtud de engendrar una multitud de modelos en paralelo (como lo vimos en el prototipo 38) o en evolución (como lo vimos en la serie de todos los prototipos) y además es posible entrecruzas la programación de los modelos

CONCLUSIÓN

En primer lugar, de manera más particular, se preguntó: ¿Cuáles son las variables de desempeño que debieran ser integradas en una modelación paramétrica de la fachada de la segunda torre Santa María?, ¿Cuál es el resultado que emerge como síntesis morfológico?

¿De qué forma este proceso puede integrar variables en una modelación que permita optimizar el prototipado y el desempeño morfológico?

< 175 Piel estructural - José Miguel Armijo

En las conclusiones se contestan las preguntas hechas en la parte de formulación: primero de manera específica, la pregunta sobre el trabajo de las variables para la fachada de la torre santa maría, segundo la pregunta general, que a la modelación paramétrica, en tercer lugar, sobre el rol del arquitecto en el siglo XXI y en cuarto lugar otros alcances futuros de la tesis.

CONCLUSIÓN

176 >

Ilustración 101 Armijo, J. (2014) Pregunta, respuesta y alcances específicos e intermedios (esquemas)

(como vimos que el patrón entero estuvo presente en gran cantidad de los modelos).

Finalmente, la modelación paramétrica mejora el desempeño de la síntesis morfológica si es capaz de traducir las variables a un lenguaje común. Esta labor es un trabajo complejo por dos razones. La primera es que es necesario traducir variables cualitativas y cuantitativas a un lenguaje común para ser interpretados por el software y estrategias paramétricas. El segundo es que estas variables, ya traducidos deben ser sintonizadas y concatenadas por el arquitecto para lograr el desempeño buscado. Esto se relaciona con lo que decía Luigi Moretti: una traducción morfológica de las variables, cualitativas o cuantitativas, a un lenguaje paramétrico. (Moretti, L. 1960)

En tercer lugar, la pregunta del desafío del arquitecto del siglo XXI frente a la modelación paramétrica se puede responder desde la analogía con otros roles: arquitecto como genetista, como matemático y como artesano.

Como genetista, tiene que ser capaz de entender el código morfológico generativo de un proyecto e integrar nuevos input y nuevas programaciones a esa nueva secuencia.

Además, de estar pendiente de cómo poder probar los proyectos en un ambiente digital y así poder intuir su evolución. Esto se condice además con la característica generativa de la pregunta anterior.

Como artesano, debido a que exististe una reflexión en torno a cómo las herramientas de fabricación digital permiten volver a estar más en contacto con la materia, con el prototipado y la producción final del objeto. Como

paramétricas para ser compartidas con la comunidad académica de las áreas afines.

En tercer lugar cabe señalar una serie de alcances futuros de la tesis.

Ilustración 102 Armijo, J. (2014) Pregunta, respuesta y alcances generales (esquemas)

lo señala William Mitchell, con el desarrollo de la tecnología la brecha entre lo que se proyecta y lo que finalmente se construye se acerca (Mitchell, W. J. 2003). Por lo tanto, es debiese estar expuesto a estas tecnologías y participar de su desarrollo.

Como matemático, el arquitecto tiene que valerse en distintos campos que se están abriendo a través del cálculo complejo y de la permeabilidad con otras ramas como la ingeniería, la construcción, el diseño. Estas barreras se hacen menos duras a medida que sus cuerpos académicos se traducen en sistema digitales, como vimos en la variable estructural y ambiental. Además de Moretti, también esta mirada se plasma en lo escrito por Mark Burry en su nueva matemática de la arquitectura (Burry, M. 2011). Esto invita a depositar las variables cualitativas propias de la disciplina arquitectónica en plataformas

El primer alcance hace relación entre el desempeño de la tipología y el cambio climático. La modelación trata de encontrar las va restricciones relevantes para la tipología en un contexto que esta tensionado por el cambio climático. Si bien la tipología cambia y el escenario urbano también, el problema ambiental es global. Este con este tipo de modelación es posible de trabajar en la adaptación anticipada de las distintas zonas urbanas, debido a que algunas variables, como la cantidad de insolación, pueden ser manipuladas para simular las proyecciones.

Por otro lado, la estrategia debe ser pensada de manera local, según el contexto climático de la ciudad (Krellenberg K, 2012). Dependiendo de su ambiente, las variables para diseñar un edificio se ven afectadas. Por ejemplo, a Santiago de Chile, la tipología de edificio de oficina según los datos recolectados ( Prieto, A. y Encinas, F.) son afectados por la insolación que reciben por debido a la disposición de muros cortina, por lo que es necesario impulsar tipologías que estén pensados para disminuir los gastos energéticos y mejorar el confort de los usuarios.

Sin embargo sería interesante pensar en las variables de otras tipologías de proyecto, en las que a lo mejor la insolación no es un problema sino la iluminación natural para el ahorro de energía.

Por otro lado, y en cuanto a la fabricación digital, se piensa que en pocos años más se facilitara la construcción de morfologías, gracias al desarrollo de la impresión 3D de gran escala (las maquinas en desarrollo de Enrico Dini), será posible imprimir edificios enteros. Debido a esto los esfuerzos en el diseño de los prototipos emergentes de la investigación, si bien siempre estuvieron en optimizar y buscar métodos de fabricación con las herramientas actuales, en pocos años más quedarán desactualizados. En ese sentido, al igual que la actual impresión 3d, la búsqueda morfológica estará guiada por

minimizar el peso de lo edificado. En este escenario será central el uso de algoritmos de la optimización topológica estructural.

Además del peso, pronto las interrogantes a nivel general se guiarán hacia cuáles son los mejores edificios para imprimir. En un principio buscará que sean amigables con el medio ambiente y que, al mismo tiempo, permitan sacar el mayor provecho a la vista de la ciudad, buscando minimizar el peso.

Son justamente estos tres principios los que dejó esta tesis para el futuro. Sin embargo es probable que existan muchas otras variables de desempeño que quedaron fuera de esta investigación que serán importantes para los diseñadores del futuro.

Otro alcance de la investigación, es la traducción de variables cualitativos propios de la disciplina. De la misma manera, la oclusión urbana es importante debido a que las ciudades son cada vez más densas. Eso se pliega a investigaciones como la de R. Culagovski (2007) del patrimonio débil en la ciudad de Valparaíso. En ella se pregunta cómo traducir a valores numéricos y cuantificables las cualidades de las relaciones espaciales de aquella ciudad. En ambas investigaciones, la traducción de variables cualitativa es motivo de investigación. Sería interesante aplicar este tipo de traducciones paramétricas en otras variables cualitativas de la relación espacial aplicada a la producción de información y de morfología.

Otro alcance es el desarrollo de algoritmos para la optimización de fachadas. Si bien en el desarrollo de prototipos es posible observar una serie de procesos que se interconectan de manera diferente, con distintas herramientas y tecnologías, es necesario depurar aún más este mismo proceso. Quizá la solución sea tratar de hacerlo en una programación única para optimizar el cálculo computacional, es decir, tomar todos los pasos seguidos, automatizarlos y hacerlos de una forma continua en un único lenguaje de programación. Para esto, hace evidente la necesidad de retomar un trabajo en interdisciplinario con ingenieros informáticos, como se inició con los integrantes del FONDECYT. En este punto se hace necesario llevar la investigación a otro

formato, donde la programación visual de Grasshopper se traslada a otra más eficiente y precisa. También donde se trabaja en profundidad la resistencia de material. Es decir la investigación debiese contar con más recursos de conocimiento específico y práctico para lo que se podría llevar a una instancia académica post-magister.

ANEXOS <5.0>

<5.0> ANEXOS <5.1> ENTREVISTA

YB: La estructura de este edificio consistente en un núcleo sismo resistente construido con moldaje deslizante y fachada de muro perforado con vigas de hormigón pretensadas que unen la fachada con el núcleo y losas prefabricadas con una losa repartidora posterior construida encima con una malla.

Su fachada simula ser un muro cortina, pero es un muro perforado.

Este edificio creo que tiene 3.30 metros de piso a cielo, lo que permite que los ductos y todo el aire acondicionado pasen por las vigas pretensadas porque son todas perforadas. Y pretensadas, fabricadas afuera, traídas y montadas aquí en terreno.

Piensa en todos los edificios rascacielos construidos en países muy sísmicos o en países con mucho viento, que son factores importantes, porque ambas fuerzas son muy destructoras de los rascacielos. El sismo todos sabemos por qué, y el viento es porque produce turbulencias cada vez más grandes a medida que vas subiendo en altura y el edificio de por sí vibra. ¿Qué se hace?, se colocan masas sintonizadoras en la parte superior del edificio para que suceda el mismo efecto que un columpio –que según como uno moviera las patas la velocidad aumentaba o se disminuía su vuelo– esta masa sintonizadora se va oponiendo al viento y por lo tanto evita la vibración, y hace que sea agradable trabajar.

Esa masa sintonizadora también puede servir

iii La entrevista fue editada según los intereses de esta tesis y sin cambiar el sentido y el espíritu de las respuestas. Para la versión completa, escribir al autor (jiarmijo@uc.cl)

Este edificio es uno de los primeros edificios con plata libre –no tenemos pilares del núcleo a la fachada– 7 aproximadamente de distancia, y la idea era núcleo sismo resistente, construido con moldaje deslizante y fachada de muro perforado.

En este nivel del piso de la pileta, hay un enorme piso viga, que es una mezzanina en realidad, que está sobre el nivel de acceso. Esa enorme viga cambia la pilarización. Porque tú me podrías decir, bueno pero cómo estacionan los autos abajo con esta tupición de pilares que hay acá, este módulo es un metro ochenta, esto es un metro ochenta, tú descubriste que es sobre el edificio, los pilares cambian de modulación, y si tú tienes una planta, como la tienes… la del piso subterráneo, los pilares se mueven y no tienen la misma línea.

JM: Si tú estuvieras haciendo el proyecto de la torre B, ¿qué cambiarías?

YB: Me habría gustado tener pisos más altos.

Desgraciadamente, si hago eso, tendría que tener menos pisos, porque si voy a hacer una torre B que es igual a esta, tengo que mantener la misma altura.

Pondría más ascensores y le pondría mejor aire acondicionado. También creo que a este edificio un ascensor más le ha hecho falta y eso es lo que trataría de poner en la torre B si es que la hiciéramos. No cambiaría su estructura. Creo que su estructura es un acierto y me encantaría que se pudiera hacer.

Porque este edificio nació como un conjunto armónico, con dos torres iguales, dos torres gemelas.

ANEXOS

JA: ¿Cómo es la estructura del edificio?

para contrarrestar las vibraciones de un sismo. No para hacer antisísmico el edificio.

< 181 Piel estructural - José Miguel Armijo

Entrevista a Yves Besançon, arquitecto jefe de proyecto original.

José Miguel Armijo Fecha: jueves, 13 de octubre de 2011 iii

ANEXOS

JM: De acuerdo al programa o uso, ¿lo mantendrías de oficina o lo harías más comercial?

182 >

YB: Haría el edificio que me permita la ordenanza en este momento, que es un edificio un poco más alto, y me permita construir más metros cuadrados. Lo que sí es que tengo que poner muchos estacionamientos. Yo creo que ahí habría que hacer un programa mixto. Demás está decirte que la ubicación de esta torre es privilegiada. Si yo quiero salir o llegar a este edificio, tengo autopistas y avenidas inmediatas, sin ningún problema de tráfico. Por lo tanto, un edificio sólo de oficinas podría funcionar. Pero el problema está, en que si uno hace un edificio sólo de oficinas, no aprovecha las máximas constructibilidades que se permiten.

Entonces habría que hacer un edificio mixto, entre oficinas, hotel, centro de convenciones, para poder aprovechar al máximo los metros cuadrados a lo que habría que ponerle más de 800 autos. Por la cantidad de metros cuadrados que se pueden construir, que son más de cuarenta mil.

Si nuestra oficina fuera el arquitecto de un edificio acá al lado, nosotros respetaríamos el espíritu del proyecto anterior. Este proyecto que tú tienes aquí, su principio era que tenía una enorme plaza de acceso a la que tú bajabas del nivel de la calle para entrar a ambas torres. Como entras ahora a esta torre. Ese espíritu yo lo mantendría.

Mantendría el acceso por abajo. No llenaría esta calle de tráficos y de problemas porque ya está muy saturada por el hotel. Y construiría por supuesto la torre, en la diagonal, tal como está pensada. Si tú te fijas estos edificios están puestos en la diagonal para que las vistas no se perturben entre una torre y la otra. Este proyecto es que el norte está exactamente puesto en la diagonal, ¿qué

quiere decir esto?, que las fachadas no son nunca ni norte, ni sur, ni oriente ni poniente, son siempre las combinaciones de dos puntos cardinales. Eso ha permitido regular al máximo el sistema de calentamiento del edificio, porque no tiene nunca un poniente magnético, siempre es norponiente o sur poniente.

JM: ¿Y esto de al medio es un espejo de agua?

YB: Aquí hay un espejo de agua que rodea esta torre, que rodea la otra y que se une con estos puentes sobre esta placa que era una placa circulable. Estas piletas de agua, que se suprimieron porque se cambió el sistema de aire, eran un sistema de aire acondicionado que era de esas piletas de agua. Había unos juegos de agua que al emerger en la superficie enfriaban la circulación del aire acondicionado de toda la torre. Bajaba el aire tibio, pasaba por estas pilas de agua, había un intercambiador de calor, y esa pileta de agua adquiría el calor del agua que bajaba y subía el agua fría y con eso se producía aire acondicionado. El sistema se cambió después y no se usó eso ese tipo y se pusieron unas torres de enfriamiento que es lo que está allá afuera, que son gigantes y que están puestas aquí.

JM: Para mi tesis estoy investigando ciertos procesos de optimización que están disponibles hoy para los arquitectos, con Software de modelación digital.

Hay algunos que permiten saber cuánto va a ser la insolación y el costo energético, a medida que se va diseñando, como también los esfuerzos estructurales.

También se puede hacer una estimación de cuáles son las vistas que se tienen desde el edificio teniendo la topografía y lo que está alrededor. Y en base a eso se está planteando el proyecto de la segunda torre.

JM: Con hotel y centro de convenciones.

YB: Pero puro hotel sería mucho. Tendría que ser mixto, hotel con oficinas, se complementan perfectamente. Hotel, oficinas u hotel oficinas y departamentos, dependiendo del hotel.

JM: Un modelo que tenga hotel, centro de eventos, oficinas y unos apart arriba.

YB: Eso. Más que apart, yo veo unos departamentos que sean atendidos por el hotel para

JM: ¿El periodo de construcción de la torre fue rápido?

YB: Sí, este edificio se construyó en un periodo como de dos años. Se debe haber empezado a construir el 76 y el 78, 79 ya estaba terminado y nosotros nos instalamos al poco tiempo después. Como tres años se demoró.

JM: Antes sé que en el mercado inmobiliario se hacían oficinas de 250 metros hasta 500 metros y ahora ya están en 1000 metros… como la experiencia del Titanium.

YB: Sí, pero hace rato que las oficinas son de pisos completos. En este edificio no hay ninguna de las oficinas de esas como las que tú dices, y eso que es del año 80. Todas son pisos completos. Lo más chico que hay son medio piso y cada piso tiene 620 metros.

Esto tiene 25 x 25.

JM: ¿Pero sin el núcleo?

YB: Con el núcleo menos, te quedan 560 metros, pero son oficinas, yo creo en este momento de medias oficinas prácticamente no hay. O una o dos, debe haber. Pero la mayoría son de uno o dos o tres pisos.

De hecho se pueden unir por dentro con escaleras…

ANEXOS

YB: Nosotros hemos hecho proyectos en el otro terreno y los hemos aprobado en la municipalidad. Lo que pasa es que no nos ha resultado hacer ningún proyecto. Ningún inversionista va a querer hacer esta misma torre porque son muy pocos metros. Económicamente el sistema no resulta, se termina lo de las torres gemelas y va a ver que tener otro edificio, distinto: más grande, más alto y tal vez mixto. Tienes que pensar que aquí al lado hay un hotel muy importante. A cualquier hotel le interesaría mucho estar aquí. Porque además de quitarle clientela, o de competir, o de producir mutuamente chorreo, existiría también el uso mutuo de los centros de convenciones, y también el de tener muchos estacionamientos nuevos. Y a las oficinas no hay nada que les convenga más que tener hoteles cerca, porque alojan a sus invitados internacionales. La gente de estas oficinas va mucho a almorzar al hotel Sheraton y les encantaría tener otro hotel que les diera el servicio. Aquí tenemos un sistema pésimo de restoranes, porque no hay mucha competencia, por lo tanto que una segunda torre aumentaría la competencia para que todo mejorara.

ejecutivos que tengan que estar trabajando 6 meses. Lo menos que quiere tener es un departamentito donde haya un comedor, una cocina, donde se pueda preparar unos huevos revueltos él. A la gente no le gusta vivir en hoteles. Es muy solitaria la vida en hotel. Si él tiene un departamento puede producir algo de vida familiar. Por eso la idea de oficinas, yo siempre he pensado que las oficinas deberían estar abajo y hotel y cond-hotel… funcionaría perfecto.

< 183 Piel estructural - José Miguel Armijo

Todavía no lo tengo decidido y quería saber tu opinión.

JM: Entonces se podría decir que el mercado está diciendo que se deben tener por lo menos unos 1000 metros.

YB: Son oficinas corporativas. Lo que va a haber en el Costanera Center son puras oficinas corporativas. Plantas de 2400 metros… gigantes. Menos el núcleo 2000, porque el núcleo es casi 400, de hecho el núcelo del Costanera Center tiene casi la superficie de esta torre.

ANEXOS

JM: Aquí es donde va ahora la torre.

184 >

YB: Sí, estos dos proyectos son nuestros, pero después nos echaron a perder todo… la gracia de este hotel era que tu llegabas por la rotonda y a través del lobby tenías el eje del jardín, porque acá había una preciosa piscina y un muy bonito jardín. Pero al instalar aquí la torre, se entró por el lado, lo que echó a perder por completo ese eje. Pero los proyectos cuando van cambiando… no nos lo pidieron a nosotros. Esa torre no la hicimos nosotros. Curiosamente.

JM: ¿Ustedes están ocupando sistemas BIM, por ejemplo Revit?

YB: Nosotros hace seis años que tenemos todos los porgramas Revit instalados en nuestros computadores y nunca los hemos podido usar. No nos ha resultado. Es un sistema muy mañoso y en ese momento además era complicado porque había que convertir todo a Autocad para mandarlo a los especialistas. Nos hemos ido olvidando del Revit, sabiendo que hay muchos clientes que nos van a pedir que trabajemos en él. Pero no es fácil. Comete errores. Tiene grandes cualidades: eso de que proyectes con bloques y no con líneas, vas levantando muros, ventanas, vacíos, y puedes armar inmediatamente la perspectiva.

Es fantástico, pero no sirve mucho el Revit, y en eso estamos trabajando en un edificio que estamos a punto de empezar a construir en que toda la coordinación de planos se está haciendo con Revit: la superposición de todos los sistemas y cuando estamos mirando el plano, a ver cómo se ve eso y el gallo lo levanta y se empieza a ver en isométrica, es estupendo. Se ven todos los cruces, se pueden resolver casi todos los problemas previos a construir. Eso a mí me ha parecido genial. Pero depende de quién lo maneje y cómo lo haga y quién le de la información además, porque si la información no está bien dada, el resultado es pésimo.

JM: En un proyecto actual, como el que hablábamos de un edificio mixto, ¿usted también usaría el sistema trepante del Costanera?

YB: Bueno, es que esos sistemas trepantes se pueden usar si los edificios son volumétricamente simétricos y con volumetrías no muy difíciles. A mí me gusta el sistema porque tiene grandes cualidades. Primero, la obra se ve ordenada y pareciera que no hubiera nadie construyendo. No existen caídas de cosas, es un sistema muy, de gran rigurosidad, de mucha metodología y funciona muy bien. Si no, es imposible terminarlos porque con los sistemas tradicionales, piensa tú que estos sistemas se desdoblan y suben un piso o dos pisos completos, eso hacerlo sin moldaje trepante no es fácil. Igual que las grúas trepantes son estupendas, porque van subiendo solas por el edificio…

JM: Y ocupan la misma rigidez…

YB: …la misma rigidez del edificio y, por lo tanto, no es una torre que está plantada abajo, sino en el propio edificio. Son sistemas que son útiles para construir estas cosas

porque si no, no se cumplen los plazos y los plazos en la construcción son un factor económico importantísimo para el éxito del sistema. Moldajes trepantes, grúas trepadoras y bombeos a 300 metros.

< 185 Piel estructural - José Miguel Armijo

YB: Lo que pasa es que el sistema prefabricado igual requiere de elementos que lo unifiquen después, porque si no, no tenemos unidad estructural y en un país sísmico eso es imposible. Nosotros no tenemos que solamente preocuparnos de las cargas estáticas, tenemos que preocuparnos además de la carga sísmica y los empujes sísmicos, cuando los nudos no están bien consolidados no funcionan simplemente. No puede haber marcos con cosas prefabricadas, no funcionan. Entonces… salvo que se usen los sistemas que se usaron acá (Torre Santa María) que son las “z” y vigas pretensadas prefabricadas previamente, pero igual hubo que poner una losa repartidora después para consolidarlas con el edificio.

ANEXOS

JM: Porque los prefabricados no garantizan la rigidez…

<5.0> ANEXOS <5.2> BIBLIOGRAFÍA

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ANEXOS

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188 >

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< 189 Piel estructural - José Miguel Armijo

evolutiva para problemas de optimización topológica en estructuras sometidas a tensión plana. (Tesis de grado). Universidad de Concepción. Concepción, Chile.

<5.0> ANEXOS <5.5> CITAS

3

I “parametri” e le loro interrelazioni divengono così l’espressione, il codice, del nuovo linguaggio architettonico, la “struttura”, nel senso originario e rigoroso del vocabolo, deficiente le forme che quelle funzioni esaudiscono. Alla determinazione dei “parametri” e loro interapporti, debbono chiamarsi a coadiuvare le tecniche e le strumentazioni del pensiero scientifico più attuali; particolarmente la logicamatematica, la ricerca operativa e i computers, specie questi per la possibilità che danno di esprimere in serie cicliche autocorrettive le soluzioni probabili dei valori dei parametri e delle loro relazioni. (Moretti , Luigi 1960 en Tedeschi, A, 2010) As conceptual definition of parametricism one might offer the following formula: Parametricism implies that all architectural elements and complexes are parametrically malleable. This implies a fundamental ontological shift within the basic, constituent elements of architecture. Instead of the classical and modern reliance on ideal (hermetic, rigid) geometrical figures straight lines, rectangles, as well as cubes, cylinders, pyramids, and (semi-)spheres - the new primitives of parametricism are animate (dynamic, adaptive, interactive) geometrical entities - splines, nurbs, and subdivs as fundamental geometrical building blocks for dynamical systems like “hair”, “cloth”, “blobs”, and “metaballs” etc. that react to “attractors” and that can be

made to resonate with each other via scripts.

(Schumacher, 2010) 4

Defined broadly, a parameter is a value that has an effect on the output of a process. This could be something as straightforward as the amount of sugar in a recipe, or as complex as the activation threshold of a neuron in the brain. (Reas & McWilliams, 2010)

5

In the context of architecture and design, parameters describe, encode, and quantify the options and constraints at play in a system. (Reas & McWilliams, 2010)

6

is a software process that simulates evolution by creating and changing an artificial genome”.(form+code)

7

“Parametricism is a mature style. That the parametric paradigm is becoming pervasive in contemporary architecture and design is evident for quite some time. There has been talk about versioning, iteration and mass customization etc. for quite a while within the architectural avant-garde discourse. The fundamental desire that has come to the fore in this tendency had already been formulated at the beginning of the 1990s with the key slogan of “continuous differentiation”.

(Schumacher, 2008)

8

These days, when digitally controlled machines are increasingly used in the construction industry, the relation between architecture and mechanics is more than evident. But was already quite clear in antiquity, when the architect’s roll was not as well defined as it today. (Cache, 2011, p.123)

9

“There are tables where each component of the ballista or catapult is dimensioned as a multiple of the base module, derived from the diameter of the hole for the torsioned cable mechanism for launching the projectiles”.

ANEXOS

2

The Information Age offers much to mankind, and I would like to think that we will rise to the challenges it presents. But it is vital to remember that information – in the sense of raw data – is not knowledge; that knowledge is not wisdom; and that wisdom is not foresight. But information is the first essential step to all of these. (Clarke, December 5, 2003)

< 191 Piel estructural - José Miguel Armijo

1

10

11

Mitchell (Mitchell, W. 2006 P136)

12

Digital making hub The digital manufacturing hub isn’t just meant to be a physical hub.

At its heart is the DMC, an open-source software platform that mirrors the physical lab and expands its reach, in theory, to any company that adopts it.

Entrevista de WHET MOSER a William King, Chicago’s Digital Manufacturing Hub chief technology office. The Immense Ambition of Chicago’s Digital Manufacturing Hub http:// www.chicagomag.com/city-life/March-2014/ The-Immense-Ambition-of-Chicagos-DigitalManufacturing-Hub/

ANEXOS

192 >

My understanding of the term is indebted to calculus, not CAD, and I use it only in this original sense: a multivariate system that eschews variation in relation to uniformity”.

(Legendre, 2003).

13

14

For in focusing on prototyping - whether the three dimensional or the two-dimensional, the handmade or the digital - this issue focuses on the transformative powers of materials aside from the realization of a built work. It emphasizes the importance of investing in and playfully experimenting with generative design, whether that is prototyping as a part of the design process prior to realization or as with a practice such as Smout Allen where the drawings and models are the project in themselves. No better argument could be put forward for the power of the prototype than Zaha Hadid.

Castle,Helen AD ProtoArchiteture, Analogue and Digital Hybrids Editorial Oficces London UK July/August 2008 4 iwamoto

15

Digital making - the use of digital technologies in design and material production- is blurring the sharp discontinuities between conception and production established in the twentieth century. New techniques based on close, cyclical coupling of parametric design and digital fabrication are restructuring the relationships between design and production, enabling a closer interrogation of materials during the earliest stages of design.

Kolarevic, Branco & klinger, Kevin Manufacturing/ Material / Effects rethinking design and making in architecture Routledge New York USA 2009 120

16

An architect must be a craftsman. Of course any tools will do; these days, the tools might include a computer, an experimental model, and mathematics. However, it is still craftsmanship- the work of someone who does not separate the work of the mind from the work of the hand. It involves a circular process that takes from the idea to a drawing, from a drawing to a construction back to idea.

Piano, Renzo ; Buchanan, Peter. Building Workshop: complete Works, vol. 4, New York: Phaidon Press 2003 M a n u fa c t u r i n g / Material / Effects rethinking design and making in architecture Routledge New York USA 2009 120

17

“All living forms must acquire energy and materials from their environment, and transform this matter and energy within their bodies to construct their tissues, to grow, to reproduce and to survive. D’Arcy Wentworth Thompson argued in On Growth and Form that the morphology of living forms has a ‘dynamical aspect, under which we deal with the interpretation, in terms of force, of the operations of Energy” (weinstok, 2008)

19

https://www.youtube.com/watch?v=UlZVlu7MvQ

20

The building has a sensuous rippling facade created through the use of irregularly shaped concrete floor slabs. Ms. Gang, a protégée of the Dutch architect Rem Koolhaas, said the inspiration was striated limestone outcroppings that are a common topographic feature of the Great Lakes region.

21

22

23

24

“This creates an efficient system, with an inner tube core formed by the elevator and service shafts and an outer rigid frame tube (tube in tube)” (High - Rise Manualpágina 87) h t t p : / / w w w. c t b u h . o r g / Ta l l B u i l d i n g s / HeightStatistics/Criteria/tabid/446/language/ en-US/Default.aspx In the architectural field, borrowings from science have sometimes led to the production of new concepts and notions that have proved seminal for architectural practice. What would nine­ teenth-century architecture have been without the notion of structure? This notion resulted from a series of exchanges between architecture and the study of living beings. Actually, the French word structure was first used to des­ ignate the internal organization of the body and its various organs before it was applied to buildings (Picon A., 2003) “The art of structure is where to put the holes” (Robert Le Ricolais en Bendsøe & Sigmund, 2003, p.7)

25

“Structural optimization seeks to achieve the best performance for a structure while satisfying various constraints such as given amount of material. Optimal structural design is becoming increasingly important due to the limited material resources, environmental impact and technological competition, all of which demand lightweight, low cost and high-performance structures.” (Huang X. & Y.M. Xie 2010)

26

“Topology optimization of continuum structures is to find the optimal designs by determining the best locations and geometries of cavities in the design domains” (Huang X. & Y.M. Xie 2010).

27

As ESO/BESO methods have reached a level of maturity, more research effort should be directed toward improving its applicability to practical design problems and making the technology easily accessible to practicing engineers, architects, and others (Huang X. & Y.M. Xie 2010).

28

Structural economy is none of the more familiar applications for optimization processes in architecture, but is far from being the only one. In the race to reduce energy consumption and emissions attributable to the built environment, better ways of linking the analysis, simulation or measurements of various aspects more directly to synthesis in design are a focus of architecture research”.

(Burry M. & Burry J., 2010, p.119).

29

Krellenberg K., et al.2012

30

ídem op. Página 18

31

(Bustamante, W. y Encinas, F.; 2009).

ANEXOS

“Robert venturi and Denise Scott Brown denounced the modernist paradigm as cynical and dull, and proposed to replace transparency with décor” (Moussavi, F. 2006)

< 193 Piel estructural - José Miguel Armijo

18

32

ANEXOS

33

194 >

Todo esto contribuyó al gran logro del Parametricismo: la intensificación de las relaciones al interior de un edificio y de éste con su contexto, lo que responde a la creciente y cada vez más compleja demanda de la sociedad por comunicación.

Insolation raises the temperature in the building, whereby the material properties of the facade components play an important role. Transparent materials such as glass allow a large proportion of the solar radiation to penetrate into the interior of the building.

La sociedad de redes Post-fordista está caracterizada por una creciente diversidad y complejidad de los escenarios de comunicación - estado de una sociedad funcionalmente diferenciada. Permanecer productivo dentro de ésta, requiere un nuevo nivel en la intesidad comunicativa de cada individuo. Los flujos deben ser continuamente coordinados y actualizados dentro de una red compleja y la expresión arquitectónica más pertinente es un campo de simultaneidad: es decir, espacios urbanos donde se presente una rica variedad de ofertas comunicacionales. El campo visual está estratificado en todas las direcciones, frente, sobre y abajo. Esta multiplicidad está ordenada de acuerdo a gradientes y leyes de correlación, de modo que capas que están escondidas puedan ser deducidas desde las capas visibles. Navegación y orientación son fundamentales, así como también la atmósfera de interacción social, planteando tres aspectos cruciales de la misión de la arquitectura: organización, articulación y significado, que juntos constituyen el núcleo de su competencia como disciplina. Esto nos conduce desde el espacio moderno a los campos paramétricos Shumacher , chile 2011.

LF: Si el Parametricismo produce un proceso de diseño más abierto y flexible, ¿Puede ser reconocido como una forma más democrática de diseñar? ¿Cuáles son las diferencias con el Modernismo?

P. Sch: No diría que el Parametricismo es una forma más democrática de diseñar, sino más bien, una forma más versátil y adaptable. Puede (pero no debe) funcionar desde abajo hacia arriba, es decir, como un proceso emergente, por ejemplo, cuando se usa programación generativa o sistemas basados en agentes. El Modernismo en cambio, es siempre un proceso deliberado, desde arriba hacia abajo, sin importar si se está moviendo por agregación desde adentro o vía substracción y división desde fuera. Sus elementos compositivos primarios son los mismos que los de la arquitectura clásica: figuras geométricas rígidas como cubos, cilindros, esferas y pirámides y sus composiciones, por lo tanto, está siempre restringido a un puñado de estas figuras.

En el Parametricismo, en cambio, todos los elementos pueden ser paramétricamente manejados. Esto les permite adaptarse a los otros elementos así como también a las condiciones de su contexto. En lugar de repetición, este estilo promueve la diferenciación y en lugar de simple yuxtaposición, la correlación.

Cada acción convoca una reacción, es decir, la deformación codifica información.

34

http://photomichaelwolf.com/

35 http://martinvolman.com.ar/densidad-

urbana-3/

38

Various parameters can be derived from an isovist, such as the area, the perimeter, compactness and occlusivity. The area of an isovist describes how much one can see from a certain vantage point. The compactness describes the relationship between area and perimeter compared to that of a perfect circle and indicates how complex or compact the field of view is. Occlusivity indicates the amount of open edges. An open edge denotes an edge line of the visual field which is not bounded by a physical boundary (e.g. a wall). Occlusivity is small in locations that offer few or no views into other parts of that configuration. For example a viewpoint within a completely closed, convex space has an Occlusivity of 0. Sven Schneider, Reinhard König Exploring the Generative Potential of Isovist Fields. The evolutionary generation of urban layouts based on isovist field properties, en Ecaade 30 Bauhaus-University Weimar 2012.

En definitiva se busca abrir un nuevo camino de investigación en torno al espacio urbano, entender cuáles son los atributos que los arquitectos, planificadores y habitantes valoran de una ciudad, y finalmente poder entender y proteger un patrimonio tan complejo y extenso como las ciudades que habitamos. Cuagovsky, R. Modelo configuracional del patrimonio débil Tesis Marq santiago chile 2007 106

39

The process of optimization describes the synthetic search for this best state within a model, whether of a biological system or architectural or structural system, usually under a set of restrictions, implied or expressed”. (Burry M. & Burry J., 2010, p.117).

40

An adaptable building skin can minimize the external loads and at the same time optimize individual comfort in each room. Building system can be reduce, in turn, and this leads to favorable results both in investment and in operating cost. Matthias Schuler. High-Rise Manual” (2002), “Integrated concepts”,

41

“We have reached the end of a decade and a half in which digital computation has given architects new creative opportunities with which to access the geometrical space opened up by post 17th-century mathematicians”. (Burry, M. & Burry, J., 2010, p.8)

42

Hoy la inmensa mayoría de los rascacielos que se construyen están localizados en Asia, son residenciales, su estructura es de hormigón y se ventilan naturalmente, careciendo de cualquier aura monumental: son un producto de consumo. Sin dramatismo puede decirse que todas las metrópolis contemporáneas están abocadas a la densificación y hasta los alcaldes más recalcitrantes empiezan a entender que es un instrumento con el que deben familiarizarse. Mientras tanto, muchos de los arquitectos europeos y americanos que hasta hace unos años monopolizaban esta tipología parecen estar abducidos por el carácter icónico que tiene y su discurso cerrarse en una verticalidad autorreferencial o a lo sumo representando al capital y sus excedentes, como si asistiéramos a una fase terminal y manierista de la historia de esta tipología (Abalos, 2009)

ANEXOS

37

the purpose of this paper is to suggest a new and general way of describing architectural space: a way, it is hoped to show, that although able to shed light on certain “art historical” concepts, makes architectural space, its description and perception, more easily quantifiable and more susceptible to scientific study. benedikt M. to take hold of space: isovist and isovist field enviroment and planning b 1979 47-65

< 195 Piel estructural - José Miguel Armijo

36

ANEXOS

196 >

43

“Essentially, all models are wrong, but some are useful. Box, G. E. P., and Draper, N. R., (1987), Empirical Model Building and Response Surfaces, John Wiley & Sons, New York, NY.p. 424

44

The art of Architecture always engages, at some level, the search for an optimal formal, spatial, constructional answer to diverse aesthetic and performance measures, or a knowing compromise among the above.

Trying to formalize this play-off between very different performativity impulses, to search for several types of “best” where each factor affects the other, is complex. It is known as multi-criteria optimization. Burry, Mark & Burry, Jane The New Mathematics of Architecture Thames & Hudson New York USA 2010 117

45

La tensión de Von mises se utiliza en materiales dúctiles, es una magnitud física proporcional a la energía de distorsión.

Ver en mayor profundidad http://www. learnengineering.org/2012/12/what-is-vonmises-stress.html

46

Fuerzas másicas son aquellas que actúan distribuidas por el interior de todo el cuerpo, como el caso de la fuerza electromagnética y, especialmente, la fuerza gravitacional http://fluidos.eia.edu.co/fluidos/propiedades/ viscosidad/fuerzaviscosa/fuerzasviscosas.html

47

Es un algoritmo escrito en lenguaje visual Basic base a lo publicado por NOAA, sin embargo no considera efectos de absorción atmosféricos, tales como ozono, vapor.

En http://www.tedngai.net/experiments/ incident-solar-analemma.html

48

En https://3dwarehouse.sketchup. com/?redirect=1

198 >

<5.5> REGISTRO FOTOGRÁFICO MODELOS DE FABRICACIÓN DIGITAL

Fotografo Felipe Diaz Contardo ©

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 199

Ilustración 103 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Prototipo original y final , corte laser e impresión 3d (fotografía)

200 >

IlustraciĂłn 104 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta prototipo original, Escala 1/100, corte laser.(fotografĂ­a)

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 201

Ilustración 105 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta del contexto de las torres Santa María y prototipos originales, escala 1/500, Tallado Cnc y corte laser (fotografía)

202 >

Ilustración 106 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta prototipo panel, Escala 1/100, corte laser (fotografía)

Ilustración 107 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta prototipo panel, Escala 1/50, impresión 3d(fotografía)

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 203

Ilustración 108 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta prototipo entero, Escala 1/100, corte laser (fotografía)

Ilustración 109 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta prototipo perfil, Escala 1/100, corte laser (fotografía)

204 >

Ilustración 110 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta prototipo árbol, Escala 1/100, corte laser (fotografía)

Ilustración 111 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta prototipo árbol, Escala 1/500, corte laser acrílico (fotografía)

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 205

Ilustración 112 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta de contexto: prototipo original y prototipo árbol, escala 1/500, Tallado Cnc y corte laser (fotografía)

206 >

Ilustración 113 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta prototipo irregular, Escala 1/500, impresión 3d (fotografía)

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 207

Ilustración 114 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta de contexto: prototipo original y prototipo irregular, escala 1/500, Tallado Cnc , corte laser e impresión 3d (fotografía)

208 >

Ilustración 115 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta prototipo colmena, Escala 1/500, impresión 3d (fotografía)

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 209

Ilustración 116 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta de contexto: prototipo original y prototipo colmena, escala 1/500, Tallado Cnc , corte laser e impresión 3d (fotografía)

210 >

Ilustración 117 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta prototipo queso, Escala 1/500, impresión 3d (fotografía)

Piel estructural - José Miguel Armijo

< 211

Ilustración 118 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta de contexto: prototipo original y prototipo queso, escala 1/500, Tallado Cnc , corte laser e impresión 3d (fotografía)

212 >

Ilustración 119 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta prototipo óseo, Escala 1/500, impresión 3d (fotografía)

Piel estructural - José Miguel Armijo

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Ilustración 120 Armijo, J y Diaz, F. (2014) Maqueta de contexto: prototipo original y prototipo óseo, escala 1/500, Tallado Cnc , corte laser e impresión 3d (fotografía)

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Piel estructural - José Miguel Armijo

Ilustración 121 Armijo, J y Reyes, J. R(2014) Isométrica Explotada (imagen)

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