Juan Jose Paez 201611746 Julio Andrés Pinedo 201631884 Reto 4: Estructuras Alternativas Serpentine Gallery Pavilion 2002: Toyo Ito & Cecil Balmond En 2002 la directora de la Serpentine Gallery Julia Peyton-Jones contacto al reconocido arquitecto japonés Toyo Ito, para nombrarlo como el nuevo diseñador del pabellón que se debía hacer ese mismo año. Para este trabajo, el arquitecto japonés decide tomar la idea de la caja blanca, una de las estructuras modernas más sólidas y perfectas, para posteriormente desmaterializarla. El diseño de toda la caja se forma a partir de una malla aparentemente aleatoria y desordenada, que se pliega para ser el techo y los muros al mismo tiempo. Esta malla se forma a partir de un simple algoritmo, que parte de un cuadrado que se amplía gradualmente, se rota, y se proyecta.
Esta construcción en grandes rasgos se define como un paralelepípedo de 5.3 metros de altura, 20 metros de ancho y 20 metros de largo, que presenta una entrada en cada uno de sus 4 costados, y que se caracteriza por la usencia de columnas o cualquier elemento arquitectónico que interrumpa el gran espacio.
Desde una mirada espacial, este pabellón presenta unas cualidades lumínicas complejas, que muy fácilmente despiertan el interés de sus visitantes. Partiendo de la compleja malla que conforma el edificio, el arquitecto decide jugar con una idea de llenos y vacíos, en donde desde el centro del patrón hacia afuera, se cubren las formas resultantes intercaladamente, esto con el fin de que los bordes de cada forma llena, siempre limiten con vacíos. Es así como finalmente vemos un espacio, que aproximadamente la mitad del mismo se encuentra cubierto, y la otra mitad descubierto.
Este intercambio entre llenos y vacíos, termina por cumplir 2 funciones que arquitectónicamente tienen un alto valor. En primer lugar, externamente resalta y evidencia este patrón decorativo que, al ser tan complejo de entender, obliga al espectador a observarlo y darle vueltas una y otra vez para intentar entenderlo, de manera que el pabellón termina por vivirse también externamente. En segundo lugar, internamente esta serie de triángulos y trapezoides genera un juego lumínico, entre sombras y luces directas, que diversifican la forma del vivir el espacio casi constantemente, y a su vez se genera una diversidad en los colores, ya que, si se mira para arriba, los paneles blancos se contrastan con el azul del cielo, mientras que, si se mira hacia los lados, contrasta con el verde de la naturaleza. Por otro lado, vemos un edifico práctico que, por sus propias características, cambia de uso entre el día y la noche. Bajo la luz del sol, se usó como café, y zona de ocio, no obstante, al ocultarse la luz, se convertía en un lugar de conferencias, debates, fiestas, e incluso de proyección de películas. Es así como se observa que este pabellón fue concebido para que tuviera una resolución versátil, y muy llamativa, que constantemente sorprendiera a sus habitantes de maneras y vivencias diversas.
La caja blanca se forma realmente a partir de la conexión entre distintas líneas, que son producto de un algoritmo de rotación de un cuadrado. Lo que se hace es tomar un cuadrado base, y posteriormente se crea uno nuevo a partir de trazar una línea que una la mitad de un lado, con el punto que se encuentra a 1/3 de la distancia del lado izquierdo, es decir:
Una vez se forma la malla base, se prolongan todos los lados de cada cuadrado para finalmente crear la compleja red, que posteriormente se fragmenta para crear el techo y los muros: |
Una vez definido el aspecto de cada uno de los elementos que componían el edificio, se construyó la malla de cada uno a partir de una estructura de acero soldada entre elementos, cuyos perfiles tenían una altura de 55 cm, y un ancho entre 12 y 55 cm, esto último dependía de si eran parte de la estructura principal que cubría grandes luces (bordes de los cuadrados originales), de la estructura principal que cubrían luces más cortas, o si eran solo las líneas que brindaban estabilidad (líneas de extensión del patrón de los cuadrados). Es necesario resaltar que estos elementos de acero por sí mismos, no pueden vencer las grandes luces propuestas por el arquitecto, no obstante, debido a la densidad del cruce entre estos elementos, cada uno funciona a su vez como apoyo de esta debilidad, lo que permite que finalmente se creen grandes luces sin problema alguno. Para unir los techos y los muros, se colocaban líneas perpendiculares de 55 cm en los remates de cada línea de la malla que daba contra el borde el elemento, que servían para crear empates planos entre los distintos elementos:
A diferencia de las uniones soldadas que se encuentran en las mallas, la unión entre el techo y los muros se daba a partir de tornillos. Por otro lado, debido a que este pabellón debía ubicarse sobre el césped, se tomó la decisión de crear una placa compuesta por un anillo de acero con sección en I, y unos refuerzos internos con vigas del mismo tipo. La estructura entera del edificio, se sostenía en el anillo perimetral de la placa, y al igual que las uniones entre muros y techo, se anclaban con tornillos que fijaban la estructura.
Para cubrir algunas de las formas resultantes, se opta por crear paneles con aluminio en ambos costados, y con un refuerzo interno también de aluminio. Se opta por este material, debido a su ligereza y practicidad a la hora de cortar, debido a que al no existir modulo alguno, cada pieza debía ser creada individualmente. Por otro lado, las formas restantes, fueron cubiertas con vidrio.
Para la construcción del edificio en general, primero se prefabricaron la placa, las mallas de los muros y techo, y posteriormente fueron montadas en el lugar. Posteriormente se crearon los paneles de aluminio, y en orden de que fuera un montaje rápido y fácil, el arquitecto uso la idea de la zonificación. Al dividir el modelo entero en distintas zonas, se pudieron colocar los paneles y vidrios en fases lógicas, que comenzaban desde los muros, hasta finalizar en el cuadrado que daba origen al patrón.
En la época que fue construido este pabellón, el Serpentine Gallery aún no había ganado tanto reconocimiento como en la actualidad, por lo tanto, los fondos para la construcción no eran muy altos, de manera que una de las exigencias para los arquitectos constructores era que el edificio en general debía ser económico. Este factor era determinante, ya que como se evidencia años después en 2004, con el pabellón proyectado por la firma MVRDV que no fue construido debido a su alto valor, era posible que este se quedara solo en planos por un mal planteamiento en su viabilidad. Para que el edificio no fuera costoso, se tomaron dos grandes decisiones, una en el aspecto constructivo, y otra en la materialidad. En cuanto al aspecto de construcción, al ser una estructura ligera, que podía ser manipulada con maquinaria, y que sus juntas eran fáciles y rápidas de crear, el edifico en general no tomo mucho tiempo para ser construido, por lo cual la mano de obra y el alquiler de la maquinaria no tuvo un alto valor. En segundo lugar, se optó por usar un material económico y fácil de usar como es el aluminio, para crear los paneles que cubrirían gran parte del edificio.
Bloque C Universidad de los Andes: Estructura Ligera para Cafetería en la cubierta Tomando como punto de partida lo analizado en el Serpentine Pavillion del 2002, se buscó la viabilidad de un proyecto semejante, que resolviera la necesidad de una estructura ligera que contuviera la cafetería prevista para la cubierta del bloque C. Como resultado, se creó una estructura de 10 metros de largo, 3 metros de ancho, y 3 metros de altura, que es producto de un algoritmo similar al del pabellón antes mencionado, que finalmente se adapta a la escala y funcionamiento del edificio.
Como se observa, esta nueva cubierta le da unas cualidades interesantes y dinámicas al espacio, idea que no podría materializarse si se mantuviera la estructura planteada preliminarmente, que constaba de una cubierta simple sostenida por unos elementos de acero verticales. En primer lugar, debido a la complejidad de la estructura, esta caja de luz termina por ser todo un elemento estético para quien lo observe, de manera que desde el exterior se va a entender como un elemento artístico e innovador, que invita a las personas a conocerlo, y por ende a vivir el espacio de la terraza del edificio C. Es válido resaltar el dinamismo que este elemento brindara al espacio gracias a su ubicación y a su propia naturaleza. Desde el momento en que se alcanza este piso que da a la terraza (sea desde el ascensor o las escaleras), gracias al gran vacío que se encuentra en el centro del edificio, se podrá ver más allá de los limites inmediatos, y lo primero que llamará la atención del visitante es este complejo volumen. Debido a su forma, esta estructura se ve distinta desde múltiples puntos de vista, que el visitante ira descubriendo poco a poco, hasta quizás casi sin saberlo, terminar llegando hasta la terraza, que finalmente expone toda la ciudad de Bogotá. Es así como el edificio y la estructura ligera planteada, terminan por favorecerse mutuamente, ya que ambos invitan a conocer al otro, exaltando sus cualidades espaciales a través de todo el recorrido. En segundo lugar, internamente, este espacio presenta unos beneficios sobre la cubierta planteada preliminarmente. Primero, debido a que esta propuesta no consta solo de una cubierta, sino además también de limites verticales, los usuarios se adentrarían en un punto medio entre adentro-afuera, ya que podrán vivir está área abierta de la terraza, pero a su vez, se encuentran protegidos por una envolvente frente a la lluvia u otros eventos que en condiciones normales los harían abandonar este espacio. Segundo, nos encontramos con un volumen diáfano, que ofrece dos ventajas, la primera, es la posibilidad de crear fácilmente relaciones visuales que llevan más allá de sus límites, debido a que casi la mitad del mismo consta de vacíos, que se tiñen del color de la ciudad y del cielo.
Por otro lado, este volumen se convierte en un espacio muy interesante gracias al juego que se crea con la luz interior, que se filtra de maneras muy diversas dependiendo de la hora del día, lo que convierte un área relativamente pequeña (30 m2) en un espacio que brinda toda una experiencia sensorial al usuario, como se ve a continuación:
Gracias al entendimiento general del Pabellón en que se basó esta propuesta, se pudo adaptar su estructura y funcionamiento general a la escala necesitada para el Bloque C. Se tomó la decisión de trabajar con el mismo algoritmo planteado por Toyo Ito y Cecil Balmond, pero trabajando con una figura que fuera más propia del lugar de implantación, para esto se observó la forma de edificio, y se evidencio una forma triangular, de manera que se decide utilizar un triángulo equilátero como la figura base. Posteriormente se hizo el mismo proceso de rotación que brindaría la forma preliminar de la malla base:
Después, se extendieron los lados de todos los triángulos para generar la malla base, de manera que se pudieran sobreponer los pliegues de la caja sobre la misma, así finalmente resultaría el patrón que se vería en cada uno de los lados del volumen:
Para enfatizar la idea de una estructura aparentemente creada por líneas aleatorias, se decide correr el centro del patrón hacia un costado, de manera que en todo el volumen no se encontrara simetría alguna, es así como finalmente quienes observan este volumen, se ven obligados a verlo de lado a lado en orden de entender su geometría. Como se evidencia en el anterior proceso, cambiar la escala de la caja de luz para que se adapte al edificio, es un reto que se debe abordar cambiando las medidas de la malla base, en orden de que se adapte al volumen de 10x3x3 que se estaba proponiendo, más allá de esta parte del proceso, se pueden tomar los mismos pasos para crear la estructura final. Por otro lado, las medidas de los perfiles de acero de la estructura en general también disminuirían, debido a que en esta propuesta se debe cubrir una luz mucho menor (la mitad) del edificio original, es así como se plantea que sean de 30 cm de alto por 1,2 a 3 cm de ancho. Al igual que en el edificio de Toyo Ito, los perfiles variarían de dimensiones, dependiendo su relevancia en la estructura, por ejemplo, aquellos que deben recibir mayor carga debido a que son los perfiles que crean los accesos al edificio, deben tener mayor sección, contrario a aquellos que solo sirven para rigidizar la estructura:
Este diagrama ejemplifica lo discutido anteriormente, donde los dos grandes perfiles que reciben mayor carga (Rojo) deben tener una mayor sección, que aquellos que solo rigidizan la estructura (Azul). Cabe aclarar que este sistema constructivo funciona bien debido a la densidad de los elementos que refuerzan la estructura, ya que estos elementos por si solos, difícilmente podrían cargar la estructura. Como se ve el diagrama anterior, gran parte de los elementos funcionan a tensión, un esfuerzo al que el material en cuestión responde muy eficientemente. Entender la jerarquía de los perfiles según sus esfuerzos, también ayuda a la lógica constructiva de las uniones, en donde aquellas “líneas” principales son las que se mantienen como un mismo elemento, mientras que las secundarias se fragmentan y se soldán. Esto debido a que, si los elementos principales no funcionan como un mismo elemento, las cargas no se distribuirían de manera adecuada, y produciría un colapso inminente de todo el volumen. Por otro lado, las uniones entre los muros y el techo, también se harían a partir de tornillos de alta resistencia para estructuras metálicas. Las uniones anteriormente mencionadas, se dan gracias a los perfiles completamente verticales que se crean en el borde de los muros, en orden de que, al encontrarse las superficies, las diagonales no dificulten este proceso.
Se mantendra la idea de nuestro referente de cubrir las figuras “llenas” con paneles de aluminio, debido a su practicidad a la hora de crearse y ser armados, y tambien a que gracias al uso de este material, la carga que aplicará esta estructura al edifio no incrementara de manera significativa, debido a la ligeresa del material. Los vacios seran cubiertos con vidrio cuyo acabado exterior se veria asi:
Las dimensiones de esta estructura son resultado de la búsqueda por apoyarse en el edifico de una manera sencilla, y sobre sus elementos estructurales principales (vigas y columnas). En esta parte del bloque C, las columnas se encuentran cada 5 metros, y el voladizo que da hacia el vacío interior tiene 3 metros, de manera que, si los vemos a manera de módulos, está cubierta cubriría 2 de ellos, que como resultado da una superficie de 10 metros de largo por 3 metros de ancho para el volumen. Se toma esta decisión, debido a que a pesar de que es una estructura ligera gracias a sus materiales, era más razonable apoyarse directamente en los elementos que soportan el edificio, que en elementos secundarios como las viguetas o incluso la losa de contra piso. Esto se debe a que al no ser un muro continuo que distribuya las cargas uniformemente, sino una estructura que se apoya en puntos específicos, no era posible que cada apoyo fuera recibido correctamente por la placa, de manera que para asegurar que este encuentro siempre fuera recibido por elementos que tuvieran una capacidad de carga alta, se distribuyeron a lo largo de cada viga, e incluso sobre algunas columnas. Es así como finalmente el hecho de que el edificio ya hubiese sido construido antes de montar esta estructura, no sería un problema, ya que no es necesario hacerle cambios o refuerzos al mismo. Para apoyarse sobre el edificio, se debía crear un empate entre una estructura de acero y concreto, por lo que se propone una unión en donde las diagonales de los muros rematen en una placa de anclaje agujerada similar a la existente en las uniones de muros y techo, que se amarra al edificio a partir de unos pernos de anclaje que se introducen por los agujeros. Cabe aclarar que este sistema no hubiera funcionado, si la estructura no hubiera empatado directamente a elementos macizos como son las vigas y las columnas, debido a que el perno de anclaje debe ser introducido a una gran profundidad.
La mayor dificultad de resolución de la estructura, se encuentra en su fase constructiva, debido a que a diferencia del Serpentine Pavilion, que fue construido sobre un parque al aire libre, esta estructura se debe hacer sobre la cubierta de un edificio, por lo que el acceso de los materiales, piezas prefabricadas y la maquinaria es mucho más complicado e incluso en algunos casos imposible. Es por esto que se decide crear toda la estructura y los paneles de aluminio in situ y sin maquinaria pesada, de manera que solo se deben subir materiales al edificio. Se comenzarán por montar los perfiles, apoyando los de la cubierta en un principio sobre una cama, de manera que se pueda soldar toda la estructura, y al final ser anclada entre sus partes. Posteriormente, se procederá a crear cada uno de los paneles de aluminio en su lugar de emplazamiento, para posteriormente ser integrados, y finalmente se colocará el vidrio. Teniendo como punto base que el pabellón original debía ser construido a un bajo costo, se puede afirmar que la construcción de esta estructura es viable económicamente, no obstante, existen unos cambios en el presupuesto original que han de ser tomados en cuenta. En primer lugar, no van a ser contratadas maquinarias pesadas, por lo que este valor no existiría, no obstante, al tener que producir todo in situ, la mano de obra es mayor, de manera que este valor se vería compensado. Por otro lado, construir este edificio tomaría más tiempo, por lo que también se aumentarían los costos de alquiler de herramientas y dias laborales de los obreros. Más allá de eso, no existiría ningún costo muy elevado que impida la construcción de esta estructura.
Manifiestos Individuales: Ingeniero (Juan Jose Paez) Como ingeniero estructural de la cubierta de la cafetería del bloque c se le tiene que prestar mucha atención al tema de las uniones. Ya que está completamente hecha de elementos metálicos y vidrio y estas son la clave de su existencia. Primero que todo hay que tener en cuenta como se sostiene así mismo y segundo que la cubierta del bloque c la soporte. Como primer punto, la cafetería tiene una cubierta que a la misma vez son los muros metálicos. Por el hecho de que el proyecto no tiene ningún elemento vertical que transmita las carga directamente al suelo como las estructuras convencionales funcionan, el sistema consiste básicamente en la reagudización de la estructura por medio de la gran cantidad de traslapos y uniones de los diferentes elementos metálicos que la cafetería contiene. dichas uniones están conectadas por medio de tornillos entre elementos metálicos. Ahora bien, como la cafetería consta únicamente de este tipo de elementos, se tiene que anclar a la estructura de concreto del edificio c. El anclaje de la estructura metálica consiste en atornillar cada uno de los elementos que rematen sobre la placa a las vigas que se encuentran debajo de la estructura de la cafetería, de este modo las cargas son transmitidas a estas vigas y ellas a las columnas. En mi opinión la estructura de la cafetería es una estructura liviana que conserva las características de una estructura sumamente ligera, por su materialidad y transparencia que puede llegar a ser una muy buena opción para la terraza del edificio. Arquitecto (Julio Pinedo) Como Arquitecto, debía asegurar la integridad tanto estructural como espacial del edificio, de manera que el producto final fuera una estructura que dialogara con su entorno, y respondiera a las necesidades expuestas por la Universidad de los Andes. Para esto, tomando como punto de partida el referente del Serpentine Pavilion construido por Toyo Ito en 2002, decidí adoptar este sistema a la escala del edificio, ya que me parecía realmente interesante crear una estructura diáfana, que dialogara entre lo que sucede afuera y adentro, de manera que se pudiera resguardar a los usuarios de la estructura, mientras que experimentaban la idea de aire libre. Por otro lado, me parecía realmente interesante generar toda una experiencia alrededor del edificio, y así crear más que una simple estructura, sino una pieza artística tipo escultura, que podía ser observada y recorrida desde todos lados (gracias a su ubicación dentro del edificio). Decidí recurrir a crear medidas que se adaptaran a la escala humana, y por ende se creó un espacio más íntimo de unas dimensiones no muy grandes. El hecho de crear un proyecto que no fuese muy masivo, pero a la vez funcional, fue determinante para la viabilidad del mismo. Esto debido a que, a la hora de definir todo su planteamiento estructural, no sería un elemento muy pesado que obligara al ingeniero a reforzar la estructura del edificio y, además, no requeriría mucho material, que podría incrementar los precios y tiempos de construcción. Por último, cabe resaltar que la elección de los materiales fue clave a la hora de generar un dialogo armónico entre el edificio y nuestro proyecto. Al usar materiales ligeros, no someteríamos el edificio a cargas innecesarias que podrían perjudicarlo a largo plazo. Por otro lado, el color blanco remataria el proyecto con una limpieza y simpleza que no intentaría tomar protagonismo frente a los llenos y vacíos, de manera que la vista no se viera cargada de tantos elementos, que harían que el proyecto fuera difícil de digerir, entender y adaptar a su lugar de implantación.
Bibliografía:
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