Diseño estructural experimental en arquitectura

G. Jacobo - Area Digital Nro. 9, Febrero de 2008

TEMA: ejemplo Diseño estructural experimental en arquitectura como metodología de diseño arquitectónico.Autor: Jacobo, Guillermo José.Dimensión: DOCENCIA.Cátedra:“Estructuras II” – Carrera de “Arquitectura” – Área de la Tecnología y la Producción Facultad de Arquitectura y Urbanismo – Universidad Nacional del Nordeste – E-Mail: gjjacobo@arq.unne.edu.ar

Resúmen Se comenta la vida activa del Porf. Dr. Arq. Frei Otto, como ejemplo de la aplicación de experimentación práctica basados según conceptos académicos claros como herramienta metodológica de diseño de objetos arquitectónicos complejos en sus envergaduras, pero simples en su concepción y materialización, como ejemplo académico a ser tenido en cuenta en la enseñanza de la arquitectura.

Palabras claves Diseño estructural, metodología de diseño, experimentación práctica, estructura, arquitectura.

Material Frei Otto es uno de los arquitectos más renombrados del siglo XX y todavía en actividad en el XXI. En el año 2005 festejo sus 80 años de edad, y continúa ejerciendo la profesión en su estudio privado en Warmbronn-Leonberg, Alemania. Bajo iniciativa del Rector de la Universidad de Stuttgart, prof. Dr. Fritz Leonhardt, fundo y dirigió, entre 1964 y 1994, el mundialmente famoso “Institut für leichte Flächentragwerke” (Instituto de Estructuras Superficiales Livianas, Veihingen-Stuttgart, Alemania. Frei Otto ha logrado desarrollar con sus estructuras livianas, una síntesis entre la transmisión de las cargas y la forma arquitectónica, generando una nueva tipología estructural, concretando espacios arquitectónicos de grandes luces, basándose en simples conceptos: “liviandad”, “sencillez tecnológica” y “manifestación estética de la estructura”. Los objetos arquitectónicos diseñados por Frei Otto son expresiones de su posición intelectual y espiritual con respecto al hombre y la naturaleza. El “Principio de la construcción liviana” comprende algunos conceptos más: diseñar y construir tan liviano como sea posible, con capacidad de adaptación al sitio de implantación y según los principios de la naturaleza, pues comprende también un significado ecológico.

Frei Otto nacio en 1925 en la ciudad de Siegmar, Alemania. Su padre y su abuelo eran “escultores”.

Luego de la escuela primaria, realizo una capacitación laboral como “picapedrero”. Al finalizar el bachillerato en 1943, inicio sus estudios de arquitectura en la Technischen Hochschule Berlin (Escuela Superior Técnica de Berlin), pero fue reclutado como piloto de combate en la Luftwaffe (Fuerza Aérea).

Desde 1945 a 1947 estuvo en prisión militar en Francia, donde se dedico a la construcción y mantenimiento del campo de concentración, donde fue responsable del cementerio, elaborando las placas funerarias de sus camaradas fallecidos en cautiverio, lo que le permitió experimentar con formas constructivas: “como picapedrero tuve la oportunidad de experimentar la capacidad portante de las cúpulas y arcos, construidos con piedras talladas a mano. En el campo de concentración de Chartres comencé a experimentar con la forma invertida de los arcos y cúpulas, el principio del antifunicular de las cargas, colocando un pañuelo con yeso dentro de un recipiente con agua, luego lo retiraba del agua y lo dejaba endurecer, para finalmente invertir la forma. Esta experiencia la aprendí de mi padre. Todavía no había oído hablar sobre Gaudí. Así, con las curvas invertidas de las catenarias, se me abrió todo un mundo nuevo de cúpulas y arcos”. En 1948 pudo continuar sus estudios universitarios en Berlin. Por medio de una beca de la “Studienstiftung des deutschen Volkes” (Fundación para Estudiantes Alemanes) pudo concretar una estadía de tres meses en USA, donde se intereso en los conceptos sobre “nuevos asentamientos urbanos”, para aplicarlos en la problemática habitacional de Alemania de la posguerra. Durante dicha estadía visito a Frank Lloyd Wright, Erich Mendelsohn, Eero Saarinen, Ludwig Mies Van Der Rohe. Cuando visitó al arquitecto Fred N. Severud, New York, descubrió el diseño de la “Raleigh-Arena”, la cual se caracterizaba por su sencillez tecnológica al ser materializada con cables atirantados colgados. En 1952 obtuvo el título de arquitecto. En 1954 presentó su tesis de doctorado, bajo la dirección de su profesor de estática, Prof. Helmut Bickenbach, sobre el tema “Das hängende Dach. Gestalt und Struktur” (La cubierta colgada. Forma y Estructura). Este trabajo alcanzo fama internacional, por lo innovativo de sus ideas y la sencillez tecnológica de las propuestas. Frei Otto continuó consecuentemente con dicha formulación teórica en toda su vida. “El estudio de la forma estructural adecuada”, por medio del método de la “autodeformación del objeto hasta alcanzar su equilibrio” tendrá un papel principal en todas sus obras. El caso más simple del “cable colgado de ambos extremos”, el cual se deforma bajo el efecto de la gravedad, conformando la forma de la “catenaria”, como la “forma final en equilibrio estructural”, o el otro caso, el de la “superficie curva de una burbuja de file:///D|/fau/publicaciones/areadigital/area9/documentos/jacobo.htm (1 de 8) [14/02/2008 19:46:23]

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agua jabonosa”, conformando una “superficie membranal mínima tensada en equilibrio estático”, constituyen la base del estudio de las “estructuras tensadas lineales y membranales”. En la naturaleza se presenta esta situación. Frei Otto las denomino como “Construcciones Naturales”, pero no haciendo imitaciones, sino estudiando el desarrollo de su forma óptima. “El diseño arquitectónico integral no reemplaza al proceso de generación de la forma, las tareas de diseño deben considerar el factor entorno físico y socio-cultural”.

Cubiertas colgadas y atirantadas no fueron temas arquitectónicos, ni se encontraban en las curriculas de las carreras de arquitectura, y tampoco lo eran en el campo profesional de. Por lo tanto, se dirigió a las diferentes empresas existentes en el campo de las carpas y telas, para solicitarles información técnica sobre el tema. Peter Strohmeyer de la Fábrica de Carpas “L. Strohmeyer & Co” de Konstanz, Alemania, le respondió sintéticamente: “Nosotros solo construimos carpas, pero no tenemos bibliografía al respecto”.

Sin embargo, Strohmeyer lo invito a visitar la empresa, donde Frei Otto aprendió de los artesanos, como diseñar y luego producir las costuras, los refuerzos, las diferentes secciones y los métodos de diseño con modelos de papel y dibujos elementales. “En el sentido de longitudinal de la tracción se encontraba el punto débil, todos lo sabían. Las carpas se construían según simples modelos geométricos. La forma final era similar a la de una casa, con superficies planas en los techos y paredes, o con una cúpula como techo. Algunas veces se construían carpas para circos, con planos viejos. La sección a tracción de cada parte de la carpa se la mejoraba solo con la práctica y experiencia. Les era totalmente conocido, que la tela atirantada flamea por el efecto del viento y que la tela con forma curva (en cúpulas) solo en la dirección radial podía ser atirantada”. Frei Otto estaba impresionado por las grandes carpas para circos.

La de cuatro mástiles centrales, desarrollado por Strohmeyer, con 54,00 mts de diámetro y 18,00 mts de altura. El cálculo estructural realizado para la misma era estimativo. Esta temática para la arquitectura no tenía ninguna posibilidad práctica. Pero para la “Exposición Federal de Jardinería” en la ciudad de Kassel, Alemania, 1995, pudo el construir tres estructuras tipo “carpas”, junto con Strohmeyer. Una superficie membranal colgada desde dos puntos elevados y atirantada en dos puntos inferiores. La tela de algodón fue pretensada en el borde.

Este tipo de estructura fue la más simple construcción membranal y fue la forma básica de las estructuras membranales superficiales de tracción pura. Se sabe, que dicha tipología estructural, no es de autoría absoluta de Frei Otto, sino que es el resultado de la tradición artesanal en el campo de la construcción de carpas atirantadas. La manera de concretar tal estructura membranal es conociendo el corte de cada una de las secciones que constituyen la superficie total, por lo que la etapa de diseño adquiere aquí una gran importancia, pues cada desarrollo de una sección se la debía realizar en el espacio y no sobre un plano, por lo que se le hizo necesario contar con la colaboración de un ingeniero, para el cálculo de las tensiones membranales en el espacio. Así, se puso en contacto con Fritz Leonhardt, quien ya hizo experiencias con las estructuras de hormigón pretensadas. “Sin embargo no estaba Fritz Leonhardt muy motivado con mi propuesta, pero luego de muchos esfuerzos se levantaron todas las barreras de escepticismo y pudimos trabajar juntos durante 12 años”. La “Exposición Federal de Jardinería” de 1957, Köln (Colonia), como así también la “Exposición Internacional de Construcción” (INTERBAU), también en 1957, Berlin, ofrecieron posibilidades para desarrollar una serie de formas estructurales, que dejaron muchas experiencias prácticas. El arco de acceso de la “Exposición Federal de Jardinería” de Köln comprendía un arco tensionado de 34,00 mts con un tubo de acero de 17 cm de diámetro, que se articula al terreno en ambos extremos. El arco fue estabilizado por medio de una membrana traccionada transversal de fibra de vidrio recubierta con una capa de poliuretano. La “carpa de acceso” fue todo un suceso e impresiono al público y a la prensa especializada. La cubierta de la “Tanzbrunnen” (Fuente de las Danzas) en Köln, es una estructura circular, con seis mástiles de 10,00 mts de altura. La superficie de membrana alcanza los 1.000 m2 y comprende 12 secciones curvas, organizados radialmente conformado una estrella que se rigidiza por medio de un anillo central y atirantados desde los extremos superiores de los mástiles y también desde los puntos inferiores de la cubierta en el perímetro del anillo. Frei Otto se mostró crítico a su propia obra: “La cubierta tuvo muchas imperfecciones técnicas, pero tuvo su propia magia, debido a su superficie mínima, como una burbuja de jabón. Esta estructura solo nació de una idea, no fue diseñada. El objetivo fue desarrollar una superficie semitransparente, como una tela de araña en un amanecer húmedo. Por esto nuestra tarea fue ayudarla a originarse”. Esta cubierta transparente fue planificada para ser utilizada solamente en el verano de 1957, sin embargo continúa todavía en servicio. Con las experiencias tecnológico-estructural-formales en Kassel, Köln y Berlin tuvo la posibilidad de establecer las formas y los conceptos básicos de las estructuras superficiales livianas de doble curvatura.

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Frei Otto le ha dado siempre mucho valor al factor “elegancia” de estas tipologías estructurales, pues las mismas se “originan según sus propias leyes de generación”, o sea “formas con capacidad estructural”, y no a partir de un determinado cálculo. Frei Otto define esta circunstancia como “Elegancia Específica” que se obtiene luego de un proceso de optimización formal desde el punto de vista tecnológico.

Estructuras superficiales y espaciales, si se comportan a tracción pura, son estructuras livianas, pero si dichas estructuras dependen del aire, como las neumáticas, donde el aire es el principal elemento estructural, se puede hablar de una excelente liviandad. Por tal motivo, dedica el primer capítulo del libro: “Zugbeanspruchte Konstruktionen” (Estructuras de Tracción Pura) a este tipo de estructuras extremadamente livianas. El objetivo de construir liviano no es que la edificación sea vista liviana, sino para Frei Otto es mucho más esto, por ejemplo, para las fundaciones de su “Institut für Leichte Flächetragwerke”, no acepto volúmenes de hormigón armado, sino anclajes en el suelo con redes de cables subterráneas que envuelven el suelo, como bolsas naturales, pues no dispendiaron energía para su concreción.

Junto con el principio de “minimilización del consumo de materiales” se encuentra el principio del “menor consumo de energía”, el cual se origina en la producción y uso de los materiales de construcción, y luego durante el uso del objeto arquitectónico. En 1955 apareció la primera propuesta de “viviendas calientes pero no calefaccionadas”, así Frei Otto tuvo la posibilidad de utilizar la energía solar como fuente energética para acondicionar térmicamente grandes superficies vidriadas que sirven de cobertura a asentamientos humanos, así pudo proponer soluciones tecnológicas para vidrios aislantes y térmicos.

En 1967 construyo junto a Rob Krier su propia vivienda y estudio de arquitectura en Warmbronn, como experimento constructivo: “una gran superficie vidriada, con capacidad de movimiento, protege a los espacios interiores y al mismo tiempo materializa una cubierta climática protectora”. Esta obra fue considerada como una de las primeras obras de arquitectura ecológica. “Arquitectura con sentido humano” es para Frei Otto un factor de diseño importante y esta estrechamente relacionado con las construcciones con capacidad de adaptación a las diferentes circunstancias. En su estudio sobre la “ciudad del futuro”, de 1956 definió claramente la problemática del desarrollo y el crecimiento de las ciudades. Partiendo de la base que todas las familias modifican su estructura con el transcurso del tiempo, desarrollo el la teoría de la “variabilibidad de la vivienda unifamiliar“: “las viviendas del mañana no serán rígidas y fijas, sino con capacidad de adaptación. Estas viviendas deben nacer y morir con sus habitantes, deben ser más carpas que castillos”. “Hört endlich auf, weiter so widernatürlich zu bauen” (Acaba finalmente con la mala costumbre de construir de manera anti-natural), es el título de una conferencia que sostuvo Frei Otto, cuando critico de manera muy dura la manera tradicional de construir, proponiendo un uso mínimo de superficies opacas construidas y un máximo uso de superficies naturales para uso familiar. Frei Otto describió la nueva posibilidad de un “hábitat humano” integrado a la file:///D|/fau/publicaciones/areadigital/area9/documentos/jacobo.htm (3 de 8) [14/02/2008 19:46:23]

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naturaleza, y no en confrontación constante.

En el catalogo de la exposición dedicada a Frei Otto, del Museo de Arquitectura de la Technische Universität München se encuentra lo siguiente: “de las experiencias de la época nazi se posiciona Frei Otto con un riguroso rechazo a todo tipo de forma masiva, pesada y ocupadora de suelo, que responden a las doctrinas nacionalistas basadas de la cultura nacionalsocialista: “Blut-und-Boden” (Sangre y Suelo). Efectivamente, Frei Otto ha construido obras arquitectónicas representativas a su posición social multicultural: con liviandad contra la brutalidad. La arquitectura oficial del Nationalsocialismo debía transmitir el poder del estado por medio de la monumentalidad y la masividad. Por tal motivo durante mucho tiempo de su vida profesional rechazo Frei Otto la ejecución de todo tipo de obra con algún tipo de significado simbólico radical. Los mármoles y piedras graníticas representativas del Reich de 1000 años están en contraposición a su esquema de pensamiento. Construcciones Livianas son sus respuestas reales a la mentalidad fascista que permaneció en Alemania hasta muy entrada la década de 1980. Frei Otto tiene la esperanza de ofrecer una nueva visión social con construcciones flexibles y livianas, que representan a una sociedad abierta, progresista y multicultural”. Construir con sentido humano y cercano a la naturaleza no significa para Frei Otto un regreso a la naturaleza, sino una investigación intensiva e interdisciplinaria dentro del campo de la arquitectura. En 1958 fundo para este objetivo el „Entwicklungsstätte für den Leichtbau – EL” (Instituto para el desarrollo de la construcción liviana) en Berlin-Zehlendorf, como institución privada de investigación. Frei Otto ha criticado siempre los edificios con un exceso de representatividad simbólica, aunque sean de colegas prestigiosos, como el Pabellón Philips de Le Corbusier por su masividad de hormigón armado; El Atomium en la Exposición Internacional de Bruselas en 1958 por la simbología con la amenaza atómica; La terminal aérea de la TWA en New York de Eero Saarinen; La Ópera de Sydney de Jörn Utzon.

La evidencia, de que con estructuras superficiales livianas se podrían salvar grandes luces estructurales llevo a Frei Otto a realizar propuestas con grandes dimensiones. En gran cantidad de croquis de Frei Otto se observan estructuras de redes de cables o neumáticas cubriendo toda la superficie de asentamientos urbanos, con el objetivo de ser una cobertura protectora integral del espacio de vida interior. Siendo el caso más conocido su propuesta para la “Ciudad en el ártico”, la cual fue elaborada junto a un equipo interdisciplinario de notables: Ove Arup en Londres, Kenzo Tanges en Tokio y el equipo del IL de Stuttgart. La gran cantidad de detalles desarrollados, como estudios técnicos, tecnológicos y económicos muestran el entusiasmo de Frei Otto por demostrar la viabilidad real de la misma. A partir de este concepto se ejecutaron dos obras reconocidas internacionalmente: el Pabellón Alemán en la Exposición Internacional de Montreal, Canadá, y el Complejo Olímpico para las Olimpiadas de 1972 en München, Alemania. En 1964 gana Frei Otto, junto con Rolf Gutbrod, el concurso de propuestas para el “Pabellón Alemán” que representará en la “Exposición Internacional de Montreal”. El presidente del jurado, Egon Eiermann, explicó: “Se trata de una propuesta, con un peso y volumen constructivo mínimo, que se puede producir en Alemania y luego se lo puede trasladar fácilmente por vía marítima, con costos mínimos de transporte, producción, montaje y mantenimiento”. La propuesta se basaba en una red de cables metálicos, que colgaba desde ocho mástiles, para cubrir una superficie de 10.000 m2. La red de cable se pretensaba desde tres puntos inferiores, y debajo la red se ubicaba una membrana traslucida.

Para este proyecto se aplico el principio de la forma alabeada por medio de puntos de anclajes superiores y inferiores según una planta libre no regular, para sí poder ser aplicada sobre un paisaje natural, siendo este el objetivo del trabajo, la adaptación a la naturaleza, pues el leitmotiv de la exposición era: “Terre des Hommes” (Tierra de Hombres). Por tal motivo, Frei Otto se propuso presentar solo un paisaje ajardinado en el espacio interior, sin ninguna exposición de productos industriales, situación que no fue aceptada por el estado alemán. Sin embargo, existían muchas dudas si era materializable la propuesta de Frei Otto, pues solo quedaban 12 meses para el inicio de la exposición.

Peter Strohmeyer acepto ser el constructor y Fritz Leonhardt era el responsable del cálculo, que estuvo listo en pocas semanas. Todos los elementos estructurales fueron fabricados en Alemania (cables, mástiles y membrana), luego enviados por barco a Canadá. En tres semanas fue todo montado y en cinco semanas más se realizó el pretensado. La obra fue todo un éxito, y de un día a otro devinieron las estructuras membranales de doble curvatura pretensadas en una temática arquitectónica a nivel internacional. Esta estructura se planifico solo para un verano, sin embargo, estuvo en servicio hasta 1976. De todas maneras, quedo erigida una parte de dicha estructura, pues en el campus de la Universidad de Stuttgart permanece todavía una parte de la misma, el modelo a escala real que se construyo en 1966 para realizar los ensayos de comportamiento estructural y del proceso de montaje, el cual fue luego la sede física del “Insitut für Flächentragwerke – IL”. Luego de esta exitosa experiencia, al poder imponer con gran reconocimiento internacional, la nueva tipología estructural para edificaciones arquitectónicas, fue invitado por Günter Behnisch y Fritz Auer, para que asesore para la propuesta arquitectónica para el concurso internacional de arquitectura para definir el complejo olímpico para la ciudad de München, donde debía tener lugar los Juegos Olímpicos de 1972. Por tal motivo, fue modelado todo el parque olímpico, como un gran jardín, cubierto con una membrana transparente, semicubierta extendida, que cubría y relacionaba todos los diferentes equipamientos deportivos, para así materializar su idea generadora: “Das Dach über der Landschaft” (La cubierta sobre el paisaje). El primer premio fue para la propuesta de Frei Otto, pero se presentaron muchas críticas, algunas muy duras, como la del ingeniero danés David Jawerth, quien desarrollo la famosa “Viga Jawerth”, y quien manifestó públicamente, que la propuesta de Behnisch-Auer-Otto no era construible. En una reunión especial del Comité Olímpico Alemán para definir la situación, junto con los profesores Burkhardt y Rüsch de la Technischen Hochschule München (Escuela Superior Técnica de München). En dicha reunión se tomo la decisión de construir la propuesta de Frei Otto, pero guardando reserva de todas las posibles dificultades que presentaba dicha propuesta (grandes superficies que debían colectar precipicitaciones y file:///D|/fau/publicaciones/areadigital/area9/documentos/jacobo.htm (4 de 8) [14/02/2008 19:46:23]

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desaguarlas, el efecto del viento y de la nieve, la carga térmica por efecto invernadero, etc.). Frei Otto obtuvo el encargo de realizar en tres meses un modelo a escala representativa, con la que se pudiera estudiar todos los problemas tecnológicos y mecánicos. Fritz Leonhardt y su colaborador Jörg Schlaich debían realizar todos los modelos matemáticos y estáticos necesarios para ajustar el cálculo final a la propuesta del modelo a escala de Frei Otto. En 1972 comentaron Fritz Leonhardt y Jörg Schlaich: La solución final la dio Frei Otto, a la superficie cubierta se la resolvió en curvas alabeadas materializadas por la red de cables, que se atirantaban desde puntos elevados e inferiores, pero también se las pretensaban desde los bordes de las superficies”. En el “IL” de Frei Otto se realizaron todos los modelos a escalas de cada parte de la cubierta y se realizaron también las mediciones de las deformaciones por medio de una metodología gráfica basada en toma fotográfica. Luego de la información técnica obtenida de todos los modelos se realizó el cálculo final,por parte de Fritz Leonhardt y Jörg Schlaich, que fue verificada finalmente también en el “Institut für Statik und Dynamik in der Luft- und Raumfahrt numerische Methoden” (Instituto de Dinámica y Estática para el Cálculo de Vuelos Aeronáuticos y Espaciales), donde se contaban con las primeras computadoras. A Frei Otto no le entusiasmaron los resultados finales y tampoco las dimensiones de los elementos constructivos, pues se contradecían a su propuesta de liviandad y adaptabilidad sobre el paisaje natural. Por tal motivo, fue tomando cada vez más distancia de Fritz Leonhardt y de Günter Behnisch, debido a las discusiones cada vez más intensas y ásperas que tenían lugar sobre el tema. Aunque la calidad de la obra erigida maravillada al mundo y revolucionaba las ciencias ingenieriles, Frei Otto expreso su pesimismo: “La liviandad de las nubes que flotan sobre los campos naturales, no pudo ser igualada con la gran cantidad de cables, columnas y diferentes elementos constructivos utilizados. Estimo que esta obra es solo una etapa más de ensayo de mis ideas, y que en las obras futuras se podrán materializar con más ajuste el principio de la liviandad y adaptabilidad”.

Con el “Tierpark Hellabrunn”, 1980, München, pudo Frei Otto materializar su propuesta de liviandad y adaptabilidad, pues se trata solo de una red de cables, no es una cubierta y tampoco es de la dimensión del complejo olímpico.

Esta obra la desarrolló junto a Jörg Gribl y Ted Happold, quienes diseñaron una red de cables que se fijan a los extremos superiores de 10 mástiles y a puntos inferiores para cubrir 4.600 m2 sin ningún tipo de interferencia visual con su entorno. Frei Otto no ha trabajado exclusivamente con estructuras de tracción pura, el caso del campanario de la iglesia en Berlin-Schönow es un ejemplo de diseño estructural. Esta obra fue diseñada junto con Ewald Bubner en 1963, y comprende en una estructura espacial aporticada de chapa de acero. La forma final de la misma, tanto en el todo como en las partes, se la obtuvo por medio de diferentes experimentos. Se colocaban globos inflados entre placas ortogonales y luego rellenaba los vacíos con yeso líquido, para cuando fraguaba, retiraba las placas y los globos, quedando formas estructurales autoportantes. Así desarrollo una serie de formas espaciales con capacidad estructural. Dentro de un programa de investigación para el desarrollo de bandas de rodamiento para vías magnéticas de uso en ferrocarriles estudio diferentes variantes de puentes bajo la premisa de que las deformaciones de los mismos debían ser mínimas, por lo que desarrollo diferentes modelos a base de estereoestructuras. Por tal motivo, se materializo en base a dicho estudio el puente “Mechtenberg”, el cual se caracteriza por ser extremadamente liviano, de simple ejecución y alta resistencia.

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La “seudo cáscara discontinua” del “Multihalle” (Salón de Usos Múltiples), en la ciudad de Mannheim es la mayor estructura de tracción pura que ha construido Frei Otto. Su forma y sencillez constructiva se la puede comparar solamente con la estructura para la exposición internacional de Montreal. Esta fue diseñada junto con los arquitectos Carlfried Mutschler y Joachim Langner y el asesoramiento ingenieril de Ove Arup & Partners, con la dirección ejecutiva del proyecto por parte de Ted Happold, para la “Exposición Federal de Jardinería” de 1975. La forma total de la estructura responde a la premisa de un paisaje natural ondulado transparente al entorno y la iluminación natural, pero se la conoce como la “Ballena de Mannheim”. Está materializada con una estructura de madera que conforma la red estructural y una cubierta transparente de PVC. Esta estructura de Mannheim fue muy discutida entre los ingenieros, pues no es una “membrana en su verdadera concepción”, tampoco es una “estructura reticulada plana, ni espacial”. La rigidez total del conjunto se la alcanzo con tensores de aceros ubicados entre los tirantes de madera, que por fricción lateral y de manera oblicua a la sección transversal envuelven a la membrana. También el “Pabellón de Exposiciones de Japón” para Frei Otto un objeto de desarrollo, de estudio y de ensayo. Por esto, que ha buscado siempre el trabajo interdisciplinario con otros arquitectos e ingenieros. Con esta metodología se cuentan 196 obras realizadas de manera conjunta. Muchas ideas nunca fueron materializadas, pero son las bases conceptuales de otras ejecutadas. Siendo el punto central de cada trabajo de investigación el “proceso de desarrollo de la forma estructural óptima” según los modelos naturales, como por ejemplo sus estudios sobre las burbujas de aguas jabonosas para obtener sistemas estructurales minimilizados en superficie y consumo de material, pero con alta eficiencia estructural. Sus estudios con modelos a partir de textiles elásticos, folios, membranas de goma, etc., le sirvieron para estudiar formas adecuadas de carpas y burbujas neumáticas. Sus ensayos de estructuras colgadas le permitieron estudiar arcos, cúpulas y cáscaras. Sus técnicas de modelación de propuestas y de mediciones de deformaciones fueron desarrolladas por el mismo. De esta manera se alcanzaron nuevas formulaciones para el cálculo numérico. Para Frei Otto, el trabajo con la experimentación práctica con modelos a escala es la principal herramienta de trabajo, así se podía experimentar muchas alternativas y situaciones. Todos los resultados de sus ensayos se los valorizan y analizan según puntos de vistas estéticos, siempre son fotografiados y documentados. El objetivo de esta metodología de trabajo es no separar las etapas de diseño, cálculo matemático y construcción, sino que sea toda una sola fase operativa experimental para así poder comprender mejor el comportamiento estructural del objeto diseñado, su condicionantes de entorno y generar conocimiento para futuros emprendimientos. Los trabajos de investigación de Frei Otto fueron también ejecutados de maneras no convencionales, utilizando muchas veces otras disciplinas como apoyo de las tareas programadas. Esto le llevo a recibir críticas por parte de los ingenieros, como por ejemplo, Fritz Leonhardt lo califico algunas veces como “no científica” a su metodología de trabajo. Frei Otto se ocupo siempre con la problemática del “Selbstbildungsprozessen” (Los procesos de la autogeneración de la forma óptima), lo que lo llevo a acercarse al campo de la biología. En 1961 organizó con el profesor de biología y antropología Johann-Gerhard Helmcke de la Freie Universität Berlin (Universidad Libre de Berlin) una serie de seminarios sobre el tema “Natur und Technik” (Naturaleza y Técnica). Berthold Burkhardt comento: “al comparar la forma constructiva y funcional de por ejemplo una tela de araña, con estructuras similares, desde el punto de vista técnico-constructivo se necesita un gran conocimiento para comprenderlas. Así la comparación y meditación sobre sus leyes de generación y su materialización, llevan a considera a la naturaleza como el modelo a imitar”. En las siguientes imágenes se observan algunas de los diferentes estudios que realizo Frei Otto, tomando como base comparativa a las estructuras naturales, y sus posibles aplicaciones en obras de arquitectura entre 1961-1962:

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Los efectos académicos de toda la actividad de Frei Otto se canalizaron por medio de seminarios mensuales donde se realizaba un intensivo intercambio de información y resultados de las tareas realizada, acompañadas con publicaciones científicas regulares, en las cuales los estudiantes participaban activamente con los diferentes disertantes de diversas disciplinas, como ser Konrad Wachsmann, Buckminster Fuller, Felix Candela, Ove Arup, Ted Happold, etc., de esta manera se le dío una transferencia directa de los conocimientos desarrollados a los alumnos de la Escuela de Arquitectura de la Universidad Tecnológica de Stuttgart, buena práctica que todavía se continua en curso. La vida activa de Frei Otto como diseñador estructural basada en la experimentación práctica como metodología de diseño arquitectónico es un ejemplo a imitar en la enseñanza de la arquitectura.

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