UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE CIVIL “INVESTIGACIÓN FORMATIVA” TÍTULO: IMPORTANCIA DE LAS ESTRUCTURAS EN LOS PROYECTOS ARQUITECTÓNICOS MODERNOS TITLE: IMPORTANCE OF STRUCTURES IN MODERN ARCHITECTURAL PROJECTS DOCENTE. ING. RICHARD ALBERTO DEPAZ BLÁCIDO ASIGNATURA: ESTRUCTURAS III INTEGRANTES: Bianca Huaringa Moreno, Luisela Llanca Rondán, Heber Ponte Estrada HUARAZ 2022
RESUMEN El presente trabajo formativo tiene como objetivo dar conocer la importancia que adquiere las estructuras en los proyectos arquitectónicos modernos, usando el método explicativo para identificar y valorar los distintos parámetros que intervienen, junto con la colaboración entre ingenieros y arquitectos en el desarrollo de los proyectos, destacandoy analizando endetallelacontribucióndeldiseñoestructuralenlaarquitectura moderna.El comienzo de las formas fracturadas, angulosas e informe, que caracterizan la arquitectura finales del siglo XX y comienzo del siglo XXI no se debe a la aparición de nuevos materiales, sino al extraordinario desarrollo tecnológico de las técnicas auxiliares de proyecto y ejecución, a la profundización del entendimiento estructural y a la mejora de las propiedades de los materiales estructurales conocidos, así como al menor peso que actualmente tienen los factores económicos en el proyecto. Este nuevo contexto arquitectónico ha modificado radicalmente los parámetros que rigen el papel de la estructura en el proyecto y la relación entre los especialistas a cargo, planteando la cuestión sobre si, los ingenieros deben adoptar una posición creativamente activa, proponiendo nuevas formas de contribuir en el diseño estructural que permitan guiar la nueva libertad formal adquirida por los arquitectos.
Palabras claves: diseño estructural, arquitectura moderna, sistemas estructurales, ingenieros y arquitectos.
Concluyendo así que, la contribución y desarrollo del potencial compositivo y formal de la estructura, en la arquitectura moderna, implican una forma de trabajar y un planteamiento del proceso de diseño determinados.
Las posibilidades técnicas y constructivas actuales hacen que no sea necesario unificar y establecer los órdenes estructurales, lo que ha propiciado un proceso de distorsión del orden arquitectónico clásico y los sistemas estructurales tradicionales.
Thus, concluding that, the contribution and development of the compositional and formal potential of the structure, in modern architecture, imply a way of working and an approach to the design process determined.
Keywords: structural design, modern architecture, structural systems, engineers and architects.
ABSTRACT
The present training work aims to make known the importance that structures acquire in modern architectural projects, using the explanatory method to identify and assess the different parameters involved, together with the collaboration between engineers and architects in the development of projects, highlighting and analyzing in detail the contribution of structural design in modern architecture.
The beginning of the fractured, angular and report forms, which characterize the architecture of the late twentieth and early twenty first centuries is not due to the appearance of new materials, but to the extraordinary technological development of auxiliarytechniquesofdesign andexecution,to thedeepening ofstructural understanding and to the improvement of the properties of known structural materials, as well as the lower weight that economic factors currently have in the project. This new architectural context has radically modified the parameters that govern the role of the structure in the project and the relationship between the specialists in charge, raising the question of whether engineers should adopt a creatively active position, proposing new ways of contributing to the structural design that allow to guide the new formal freedom acquired by architects. The current technical and constructive possibilities make it not necessary to unify and establish the structural orders, which has led to a process of distortion of the classical architectural order and traditional structural systems.
ÍNDICE RESUMEN.................................................................................................................................... 2 ABSTRACT.................................................................................................................................. 3 1. INTRODUCCIÓN 5 2. MARCO TEÓRICO 6 3. DISCUSIÓN 20 4. CONCLUSIONES 21 5. RECOMENDACIONES..................................................................................................... 22 6. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA .................................................................................... 23
Entre las distintas líneas de investigación desarrolladas en el marco de este proyecto se usará el método explicativo para dar conocer la importancia que adquiere las estructuras en los proyectos arquitectónicos modernos.
INTRODUCCIÓN
A mediados del siglo XX, en Gran Bretaña, se identifica la colaboración entre arquitectos e ingenieros, desarrollando planteamientos y estrategias con el fin de dar mayor eficiencia a las edificaciones del momento.
1.
Durante el siglo XIX, la construcción estaba asociada a las estructuras metálicas y a la industrialización (revolución Industrial). Las estructuras en el siglo XX se caracterizan por la aparición del hormigón armado y tiempo después, el pretensado, revolucionando nuevamente el mundo de la ingeniería y la arquitectura; como ocurrió con las estructuras metálicas en su tiempo. El hormigón, se llega a convertir en el material más utilizado por los ingenieros, ya que, se interesan en estudiar sus propiedades y sistemas estructurales que se adapten a sus características a fin de optimizar su uso y generar estrategias formales.
Para Rice: “Las estructuras deben contener características estéticas, además, de impermeabilidad en la intemperie, aislamiento térmico y acústico. En primer lugar, el ingeniero estructural, de acuerdo con la labor creativa (arquitectos, interioristas, etc.), comienza el diseño de la estructura a partir de determinados parámetros impersonales, como las: características de los materiales o las propiedades de los sistemas estructurales, en función de los cuales fundamenta la elección y el desarrollo de la estructura que considera más adecuada para un proyecto concreto” (Rice, 1998, 83 84). El diseño estructural básico consta de los siguientes elementos:
• Códigos, normas y parámetros iniciales: Esnecesarioyobligatorio que el ingeniero estructural, antes de iniciar con la evaluación de un proyecto, tenga conocimiento del código que aplica en la zona donde este se localizará. Conociendo de antemano los códigos a implementar, el ingeniero deberá determinar de manera previa ciertos parámetros iniciales como el espectro sísmico de diseño, que es necesario para realizar el análisis sísmico de la estructura
Para Martínez Calzón, “El diseño estructural es una metodología de investigación acerca de la estabilidad, la resistencia y la rigidez de las estructuras. Este trabajo es llevado adelante por ingenieros estructurales. El objetivo del diseño y análisis estructural es producir una estructura capaz de resistir todas las cargas aplicadas sobre sí sin fallas durante su vida de uso” (Martínez, 2005,43 51).
2. MARCO TEÓRICO El diseño estructural mayormente tiene que ver con el diseño de una serie de estructuras en edificaciones, puede ir desde el diseño de estructuras resilientes, hasta grandes estructuras, con materiales como el hormigón armado, acero y madera. Los materiales para el diseño estructural deben ser obligatoriamente de larga duración.
• Avaluó de cargas: Una vez clara cuál será la geometría del proyecto y su uso, el primer cálculo que debe realizar el especialista es el cálculo de cargas.
ESTRUCTURACIÓN
FIGURA 01
Imagen recuperada de: https://andresceballos2019.wixsite.com/inicio/post/procedimientos
basicos del dise%C3%B1o estructural • Vigas y sistema estructural: Si bien muchos planos arquitectónicos ya contemplan de alguna manera el uso de columnas o muros, en ocasiones, cuando el ingeniero estructural lo considera necesario, se puede realizar un replanteo de los elementos verticales que soportaran la estructura. Así mismo, es necesario determinar las vigas y viguetas que se usarán, considerando dimensiones, localización de ductos, tipo de losa, etc.
FIGURA 02
✓
basicos del dise%C3%B1o estructural
VIGAS Y SISTEMA ESTRUCTURAL
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Imagen recuperada de: https://andresceballos2019.wixsite.com/inicio/post/procedimientos
• Modelación y análisis: En este punto, el especialista debe tener una idea clara de los elementos estructurales del proyecto, es decir, que vigas, columnas, y muros se usaran, así como la determinación de las cargas a las que la estructura se encuentra sometida. Con ayuda de softwares de análisis estructural, se modela la estructura, ingresando los parámetros necesarios para su análisis y realizar un avaluó de los resultados. Este proceso siempre implicará la revisión de algunos aspectos como son: ✓ Derivas ✓ Irregularidades Desplazamientos Fuerzas internas en los elementos Reacciones
✓
✓ Planos de planta ✓ Planos de cortes y alzados
• Diseño de elementos: Con ayuda del modelado, el ingeniero conocerá las fuerzas internas que posee cada elemento estructural contemplado. Acto seguido, deberá diseñarlos, es decir, determinar las dimensiones de los elementos, el material, etc.
✓ Especificaciones generales (materiales a usar, cargas máximas, recomendaciones constructivas generales, etc.)
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basicos del dise%C3%B1o estructural
• Elaboración de planos: Ya ha evaluado la estructura, analizado los elementos y verificado que estos estén correctamente diseñados, es necesario transcribir toda esta informaciónendocumentoslegibles,quepuedanserusadoenobra.Estosdocumentos son por supuesto, los planos estructurales. Estos planos representan de manera gráfica toda la información necesaria, para la construcción de la estructura. Por lo general, estos planos siempre deben contener la siguiente información:
FIGURA 03 MODELACIÓN Y ANÁLISIS
✓ Planos de detalles (conexiones, detalles constructivos de escaleras, muros divisorios, etc.)
✓ Planos de despieces y detallado de refuerzo (para elementos en concreto)
• Elaboración de informe: Si bien es cierto que con los planos ya se puede construir la estructura, es necesario que el especialista deje documentado todo el procedimiento. Esto incluye las consideraciones y resultados obtenidos durante todo el proceso de diseño, con el fin de garantizar que la autoridad competente evalué esta información y brinde visto bueno de la calidad del trabajo del ingeniero, y asegurar que haya completa certeza de que la información dada en planos dará como resultado una estructura resistente, funcional y segura. Una estructura se diseña para que no falle durante su vida útil. Se reconoce que una estructura falla cuando deja de cumplir su función de manera adecuada (Rice, 1998: 83 Además,84).esta debe cumplir con tres aspectos básicos:
✓ Dibujo: Con los datos anteriores se dibujan los planos estructurales que se proporcionan en el análisis y diseño.FIGURA 04 ELABORACIÓN DE PLANOS Imagen recuperada de:
basicos del dise%C3%B1o estructural
https://andresceballos2019.wixsite.com/inicio/post/procedimientos
• Seguridad: Se determina mediante un control de las deformaciones generadas en la estructura que resultan en el rompimiento o separación de alguna de sus partes o de todo el conjunto estructural. El principio de acción y reacción es uno de los conceptos
Imagen recuperada de: https://www.acerosfaem.com.pe/controlCalidad.php • Funcionalidad: La estructura
deformaciones
CONTROL DE CALIDAD EN ESTRUCTURAS debe durante su Un puente que presenta muchas que genera inseguridad y las personas dejarían de dejando de ser funcional. EN PUENTE de puentes
FIGURA 06 FUNCIONABILIDAD
básicos que se usa en la estructura, buscar fuerzas actuantes y fuerzas resistentes hace parte del trabajo de la ingeniería estructural. La condición de seguridad de resistencia al rompimiento de los elementos que la componen y de las uniones entre estos, depende de las propiedades mecánicas de los materiales utilizados.
Imagen recuperada de: https://www.dlubal.com/es/soluciones/sectores/software de analisis de estructuras
usarlo,
FIGURA 05
vida útil.
mantenerse un correcto funcionamiento
https://www.edu.xunta.gal/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/1464947489/contido/66_estructde:uras_colgantes.html
Un diseñador busca lograr una solución adecuada y eficiente, con el objetivo de obtener el máximo beneficio con el mínimo uso de material, ademásque esta se encuentre dentro de los límites de resistencia, rigidez y estabilidad. El resultado, es la eficiencia, combinada idealmente con la elegancia y la economía (Hunt, 2003: 3).
• Economía: El uso de los recursos generan un reto para el diseño estructural. En la economía se complementa la creatividad y conocimiento, tanto del ingeniero como del arquitecto.
APLICACIÓN DE CONOCIMIENTO Y CREATIVIDAD EN UNA ESTRUCTURA PUENTE
FIGURA 07
Imagen recuperada
En esta fase inicial el ingeniero desarrolla la estructura, avanzando en la incorporación y coordinación en el proyecto arquitectónico y en la definición detallada de los distintos elementos que la conforman, donde se tiene como referencia el conocimiento y experiencia, se propone un proceso de diseño que denomina “convergente” (Happold, 1976), la propuesta del proceso establece un sistema de “paso a paso” que comprende cuatro etapas que suceden gradualmente, de manera que no se alcanza una etapa hasta que se haya comprobado el cumplimiento de los objetivos de la etapa anterior, lo que se comprueba con un sistema llamado Control de méritos.
La eficiencia puede llegar a adoptar sistemas de gran complejidad estructural y constructiva. Estosparámetros,eficienciaysimplicidaddelaestructura,sonmayormente
opuestos, de tal manera que cuanto es más eficaz, el empleo del material más complejo es su sistema estructural, siendo esta más costosa en su ejecución y su mantenimiento.
Según Campbell: Es este conflicto entre eficiencia y simplicidad el que el ingeniero debe resolver positivamente en cada caso, pudiendo ser las soluciones adoptadas muy diversas (Campbell, 1995: 36).
• Estructura determinante: Los requisitos estructurales, condicionan de manera muy importante a la arquitectura y generalmente determinan la forma del edificio. El caso cercano que podemos ver son los edificios y rascacielos más grandes.
Imagen recuperada de: https://www.archdaily.pe/pe/778742/cual es el edificio mas alto del mundo
El arquitecto Angus J. Macdonald menciona que la ignorancia de los requisitos estructurales y la sumisión de los mismos a la forma arquitectónica (Macdonald, 2001: 73 114), generan las siguientes estructuras:
RASCACIELO BURJ KHALIFA
FIGURA 08
• Estructura ignorada: En el diseño del proyecto se definen por criterios no relacionados a la estructura, que se concentra en resolver los problemas técnicos planteados y desempeña una función de resistencia y estabilidad. En estos casos la estructura está sometida a una forma que le resulta extraña, de la que no se conoce sobre su definición.
• Estructura sublimada: Es el ajuste e incluso la manipulación de los elementos estructurales de un determinado efecto visual. Los ejemplos de esta situación los constituyen algunos proyectos de la arquitectura “high tech” y las transferencias tecnológicas actuales, que utilizan materiales, sistemas de fabricación y procesos de montaje originarios de otras industrias, como la aeronáutica o la automovilística, para proveer a los proyectos de un cierto aspecto tecnológico.
estructural/diseno arquitectonico conceptos estructurales y analisis de la estructura
FIGURA 09 LA CONSTRUCCIÓN DEL PUENTE FORTH RAILWAY
Imagen recuperada de: https://www.estructurasmetalicascolombia.com/diseno
EDIFICIO COLABORATIVO LA PLATA
La arquitectura en la actualidad se centra en la posición de poder hacer lo que se le ocurra al arquitecto, con la consiguiente repercusión en lo que se refiere a su relación con la estructura (Manterola, 1988: 17), lo que nos lleva a tener una gran variedad de formasyestilos,quevandesdeelpococonocimientosobrelaestructuraaelconocimiento de su valor expresivo. Mientras que, el ingeniero estructural debe estar en la capacidad de adoptar una actitud activa en el diseño, buscar estrategias y herramientas que permitan que la estructura adquiera una notabilidad esencial en el proyecto (Foster, 2003: 93). Por ello, la estructura
Imagen recuperada de: https://arquigrafico.com/la arquitectura high tech todo a la vista/ • Estructura colaboradora: La estructura adopta un papel importante en el diseño del proyecto, que viene definido por la relación de los criterios e intereses arquitectónicos y estructurales; es el caso óptimo para la colaboración entre ingenieros y arquitectos.
FIGURA 11
Imagen recuperada de: https://www.ing.unlp.edu.ar/catedras/C0114/descargar.php?secc=0&id=C0114&id_inc=52661
FIGURA 10
MUSEO NACIONAL DE ARTE MODERNO FRANCIA REFERENTE DE LA ARQUITECTURA “HIGH-TECH”
Esta estrategia se genera al no considerar la estructura estática ni estable, exclusivamente, sino de potenciar y valorar la capacidad que tiene como elemento determinante al definir un espacio. Estas estructuras son producto de un deseo claro de provocación que busca, mediante la variación de configuraciones o sistemas estructurales clásicos, modificar la percepción del espacio, de manera que resulte sugerente y sorprendente. (Kaye; 2000).
FIGURA 12 SEDE DE LA JOHNSON WAX, OFICINAS
Imagen rescatada de: https://pro tectonica s3.s3.eu west 1.amazonaws.com/art40pdf_1554546836.pdf
• Estructuras alteradas
es un elemento de muy importancia en el diseño y esta puede ser utilizada, por los arquitectos e ingenieros. A continuación, se mencionan algunos diseños estructurales que son utilizados como estrategias en la arquitectura moderna:
• Estructuras optimizadas
Para Aguiló, “Las estructuras optimizadas de la arquitectura contemporánea parten de unas condiciones de contorno determinadas y plantean un sistema que les permite explorar nuevas configuraciones formales a través de la optimización del funcionamiento estructural para cada caso concreto” (Aguiló, 2002: 63 64).
• Estructuras contenedoras
“Una vez asumida la estructura como un elemento capaz de definir y modificar el espacio en el que se sitúa e incluso la configuración global del proyecto, el siguiente paso consiste en valorar su potencial como contenedor capaz de albergar cualquier función. Así, las pieles estructurales identifican forma, estructura y cerramiento, uniendo los tres conceptos en un único elemento, contenedor y configurador de la arquitectura” (Deswarte, 1997: 245)
“En el desarrollo histórico de estos sistemas tuvo gran importancia la evolución de
El enfoque de este tipo de proyectos no apunta a formas estructurales óptimas (puede haber otros sistemas estructurales más optimizados), sino en indagar en posibles respuestas formales eficientes en lo estructural. La aplicación de esta estrategia consiste que, a partir de unos requisitos y un interés formal determinado, desarrollar unas geometrías que gocen de un orden interno propio, que es un orden estructural. Y es precisamente esa la clave para valorar el potencial de esta estrategia en la arquitectura contemporánea, al ser capaz de ofrecer una respuesta estructural coherente al deseo actual de formas novedosas.
Imagen capturada de: https://www.3dnatives.com/es/future tree estructura columna hormigon 210720202/#!
FIGURA 13 FUTURE TREE, ESTRUCTURA SOSTENIDA POR UNA COLUMNA DE HORMIGÓN IMPRESO EN 3D
Imagen capturada de: https://es.wikipedia.org/wiki/Rascacielos
los rascacielos a partir de la segunda guerra mundial” (Ábalos, 1992: 49 94). Esta evolución estructural de los rascacielos estuvo motivada fundamentalmente por tres factores, que constituyen las características principales que definen los sistemas de pieles estructurales y su potencial: o Sustitución de la estructura reticular de pórticos por sistemas estructurales tridimensionales. o Liberación del espacio interior. o Identificación de estructura yFIGURAcerramiento.14
• Estructuras algorítmicas. Las estructuras algorítmicas son consideradas como el puntal arquitectónico más representativo de la estructura, al generar la configuración y la composición del proyecto apartirdesistemasmatemáticosogeométricosquederivanosevinculanconlosprocesos que rigen muchas de las formas y de los fenómenos de la naturaleza A la hora de valorar su potencialidad, se debe recalcar el grado de realismo y credibilidad, lo que radica en proyectos de gran belleza e integridad conceptual, permitiendo crear situaciones híbridas y geometrías complejas e imprevisibles.
TORRE DE SHANGHÁI
FIGURA 15 HEYDAR ALIYEV CENTER Imagen capturada de: https://meikmag.com/zaha hadid la reina de la curva de la arquitectura moderna/
3. DISCUSIÓN
El grado de libertad que ha alcanzado la arquitectura dentro del cálculo, representación y construcción, sumado a la aparición de nuevos materiales ha generado un problema de libertad formal; dejando la estructura de lado y no haciéndola participe en todo momento del proceso de diseño. Es por ello que consideramos que la colaboración tanto del arquitecto como la del ingeniero debe empezar al iniciar el proyecto, de manera que ambos participan desde la idea formal y el concepto. Es decir, que deberá existir una estrecha colaboración en base a la confianza, el respeto y la complicidad mutua, que permitan llevar a cabo el desarrollo conjunto del diseño.
• Se concluye que, la contribución y desarrollo del potencial compositivo y formal de la estructura, en la arquitectura moderna, implican una forma de trabajar y un planteamiento del proceso de diseño determinados.
• Existeunanuevalibertad formalenlaarquitecturamoderna,conunagrandisparidad deformas yestilos quese presentan impetuosamente,variando según la relación con su estructura.
• En la edad moderna se adoptaron nuevos sistemas estructurales y constructivos que resultaron en una eficiencia y simplicidad en los nuevos diseños y construcciones de las estructuras, además que se experimentaron con nuevos materiales como el hormigón, que facilitaron en la concepción de los diseños estructurales.
4. CONCLUSIONES
• Se debe considerar el aspecto evolutivo e integrador en el proceso de diseño del proyecto, que permitirá valorar las condiciones y requisitos, que pueden generar oportunidades para la evolución y mejora de un diseño.
• Es necesaria la valorización del uso de diversos enfoques de una misma estrategia en relación a la aplicación de los distintos mecanismos, que diferencia el proceso de diseño y concepción.
5. RECOMENDACIONES
• Debido al cambio constante en el contexto que se desarrolla el trabajo de ingenieros y arquitectos, debe adaptarse a la situación arquitectónica y estructural, mejorando aspectos como los factores técnicos, económicos y sociales.
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
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