P O R T A F O L I O P r o g r a m a c i รณ n
y
F a b r i c a c i รณ n D i g i t a l Miguel Rodrigo Mamani Casos (u201614547)
PORTAFOLIO PROGRAMACIÓN Y FABRICACIÓN DIGITAL
PABELLÓN RESPONSIVO
índice P Á G S. - Datos Generales - Descripción del Proyecto - Conceptualización - Uso de Atractores - Variaciones Modulares - Grasshopper Map - Fabricación de Prototipos - Desarrollo de Módulo Final - Fabricación de Módulos - Despiezado y Optimización - Costos y Presupuestos - Conclusiones
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PORTAFOLIO PROGRAMACIÓN Y FABRICACIÓN DIGITAL
Datos Generales:
Alumno: Miguel Rodrigo Mamani Casos (u201614547) Docente: Pedro José Arteaga Juarez Curso: Programación y Fabricación Digital (Ar233) Sección: VA9A Ciclo: 2020-01
Descripción del Proyecto:
S
e buscará diseñar y fabricar un pabellón responsivo, este se encontrará ubicado en el frente del área libre del Museo de la Nación. Se accederá a este espacio a través de escaleras a distintos niveles de plataformas hasta llegar a su ingreso/salida.
El principal punto de partida para el diseño de este pabellón es que encaje en la geometría de la explanada y genere espacios tanto internos como externos, para que se pueda recorrer por debajo y sobre él. Las elevaciones de cada “loma” generada en la super!cie, responden a los principales focos de circulación peatonal (tanto la circulación por la calle, como la circulación hacia el Museo de la Nación). De esta manera, el pabellón se encontrará conectando la entrada/salida del Museo de la Nación, la acera de la Av. Javier Prado y la Explanada Inferior del Gran Teatro Nacional del Perú.
SAN BORJA
EXT
E ND IDA
EXPLANADA SUPERIOR DEL MUSEO DE LA NACIÓN
PABELLÓN RESPONSIVO
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04|05
PUN
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F1 F2 F3
PABELLÓN RESPONSIVO
Conceptualización
C
omo se describió antes, la propuesta toma como punto de partida en su forma a los 3 ingresos que se juntan en la explanada. Por lo que serán 3 las super!cies elevadas en su respectivo ingreso y en donde estos toquen el suelo para apoyarse, se permitirá el paso por encima de este. Se utilizará una modulación hexagonal, donde los 3 puntos atractores variarán la altura y abertura de cada uno de estos módulos.
(+)
(+)
LEJANO
CERCA
F2
F1
F3
VISTA DE PABELLÓN
ESQUINA 1
F2
F1
F3 VISTA DE PABELLÓN
ESQUINA 2
F3
F1
F2 VISTA DE PABELLÓN
ESQUINA 3
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Uso de Atractores:
P
ara la elaboración de este pabellón responsivo se utilizaron 3 puntos atractores según las bases del concepto (el generar ingresos según la intensidad de circulación). Estos atractrores tendrán la función que permitir la variación de cada uno de los módulos hexagonales en altura y abertura interna. Cada uno de estos módulos cuenta con caras y super!cies planas unidas entre si por sus lados.
PUNTO ATRACTOR
PUNTO ATRACTOR
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Variaciones Modulares:
VARIACIÓN_1
VARIAC
INICIO DE DOMINIO
MÓDULO HEXAGONAL
PABELLÓN RESPONSIVO
CIÓN_2
VARIACIÓN_3
INICIO DE DOMINIO
MÓDULO HEXAGONAL
INICIO DE DOMINIO
MÓDULO HEXAGONAL
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MODULACIÓN DE SUPERFICIE
PUNTOS ATRACTORES Grasshopper Map:
ALTURA DE MÓDULOS HEXAGONALES
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SUPERFICIE RESULTANTE
VOLUMETRÍA FINAL
APERTURA DE MÓDULOS HEXAGONALES
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PROTOTIPO 1
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Fabricación de Prototipos:
P
ara la elaboración de los prototipos modulares se segmentaron 3 conjuntos de módulos diferenciados por su altura y apertura. En estos 3 casos, la disposición y conexión de módulos será la misma, variando en el tamaño de las tapas hexagonales para darle una forma curva pabellón. Para la conexión, se pensó que se debería tener un sistema a base de elementos metálicos que unan las super!cies pegadas cara a cara con su módulo colindante. En el caso de las uniones entre las super!cies interiores y exteriores de los módulos, se pensó en un sistema de uniones con una lengüeta de madera, manteniendo las juntas rebajadas, para así evitar hacer notar las caras posteriores de los tableros. Además este tipo de sistema es resistente y efectivo.
Módulos - TIPO 01
Módulos - TIPO 02
Módulos - TIPO 03
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*Despiezado Modular por Caras
*Despiezado Modular Caras Interiores y Exteriores
*UNIÓN DE JUNTA CON INGLETES Y LENGÜETA
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PROTOTIPO 2
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Al plantear un sistema auto-portante de módulos pegados cara a cara, se necesitará tener aberturas en los tableros e x t e r i o r e s. E s t o s e s c o n d e r á n l a estructuración interior y el planteamiento de unión a través de una pieza metálica en forma de “X”
*Despiezado Modular por Caras
Aberturas para pernos Tablero de MDF 10mm
*MÓDULO EXPERIMENTAL con todas las caras
*DETALLE 01 - Prototipo
Dicha estructura interior a manera de “rack” sujetaría la cara posterior a esta, de manera que en conjunto con el rack posterior se obtenga una estructura !ja, sin comprometer la estética de las tapas hexagonales.
“Rack” metálico de soporte cara-cara Perforaciones para Pernos
*MÓDULO EXPERIMENTAL con estructura interna
*DETALLE 02 - Prototipo
PABELLÓN RESPONSIVO
Este prototipo se pensó inicialmente para módulos planos, especialmente los que requerirán de refuerzo porque serán transitables. Para este caso, se planteó sujetar las tapas hexagonales con un Soporte Plano de Metal en forma de L, al que se le atornillarán las caras interiores y exteriores, con la tapa superior e inferior.
Soporte metálico en “L” para tapas
*Conjunto de Módulos Prototipo c/n su Sistema de Unión
“Rack” metálico de soporte cara-cara Tablero Módulo desarrollado e:10mm Tablero Módulo colindante e:10mm
*Conjunto de Módulos Prototipo c/n su Estructura Interna
*M. Prototipo c/n Unión de Caras
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PROTOTIPO 2
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*Isometría Explosiva de Prototipo de Módulos
prototipo 2
PABELLÓN RESPONSIVO
PROS: Se conservará el método de unión entre las juntas de los tableros exteriores e interiores, usando una lengüeta de madera para sujetar ambas caras. Sin embargo, se deberá averiguar el ángulo de cada módulo para que dicho quiebre desgastado de la madera funcione, ya que no será igual para todos los módulos. CONTRA: Este sistema de unión a través de un rack metálico funcionará sólo para los elementos que estén pegados entre sí de forma recta. Se deberá replantear dicho sistema para que se adapte a los módulos con caras diagonales y amplitudes diferentes.
*Detalle de Unión entre Tableros, Tipo de Junta con lengüeta de madera en encuentros
*Detalle de Unión entre Tableros, Tipo de Junta con lengüeta de madera en encuentros
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MÓDULO FINAL
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Desarrollo de Módulo Final:
A
l considerar los pros y contras de los prototipos anteriores, se planteó un módulo truncado para el desarrollo del módulo !nal, tomando de base un sector del conjunto de módulos más crítico de todo el pabellón. Dicho módulo se repetiría especialmente en las partes donde inicia la elevación de las “lomas” formadas por los puntos atractores, por lo que su solución implica el mismo resultado en el resto de uniones del pabellón ya que son similares entre si. Es así que, el pabellón adquiere una estructura “autoportante” entre sí. Los propios módulos son la estructura y ya no requerirán de un elemento adicional para sujetarlos. Esto se logrará uniendo todas las caras colindantes con pernos de anclaje que perforen ambos tableros y se ajustarán con tuercas de cabeza cuadrada para darle !rmeza.
*Unión de Módulos Finales con pernos de anclaje en sus caras exteriores
*Unión de Módulos Finales con pernos de anclaje en sus caras exteriores (se forma la curvatura)
PABELLÓN RESPONSIVO
Para que los propios módulos funcionen como estructura, se necesitará contar con tableros de considerable grosor, para que se puedan desgastar sus contornos y aplicar el sistema de unión por lengüeta de madera y así, de esta manera, ocultar las aristas de los propios tableros y permitir una unión “limpia” que es lo que se busca para estos módulos hexagonales. El grosor de estas tapas permitirá también que se realicen perforaciones para tarugos de madera que sujeten las tapas hexagonales. Se elegirán tableros de MDF de 22mm para el despiezado del pabellón.
*Módulo Hexagonal Final c/n pernos de anclaje en caras exteriores
Tablero de MDF de 18mm Cara Exterior - Módulo Tablero de MDF de 18mm Cara Interior - Módulo Perforación para Tarugo de Madera 10mm Listón de Madera para unión entre tableros. e:7mm
Perno de Anclaje de 18mm, d:12mm, l:240mm
*Módulo Hexagonal Final c/n pernos de anclaje en caras exteriores. Sin tapas
*Detalle de Encuentro
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Perno de Anclaje de 18mm, d:12mm, l:240mm Tablero de MDF de 18mm Cara Exterior - Módulo Listón de Madera para unión entre tableros. e:7mm
*Detalle de Anclaje de Caras Exteriores para formar la estructura Auto-portante
PABELLÓN RESPONSIVO
Despiezado y optimización:
P
ese a que aparentemente cada módulo puede ser igual a otro, siempre varía en algo. Por esta razón, para el despiezado de los módulos, se deberá utilizar un programa en Grasshopper que permita “desenvolver” los módulos cara por cara y así proceder en orden a agruparlos en los paneles. Gracias a la herramienta Phyton de Grasshopper se pudo realizar esta tarea como se ve en el siguiente cuadro, donde cada módulo se sombrea con un color distinto y con un número diferenciado para identi!carlo posteriormente cuando se realice la optimización del material. Se seguirán dos pasos, primero “desenvolver” todos los módulos, separándolos manualmente por segmentos de columnas y posteriormente aplicar la herramienta de RhinoNest para optimizar todas las polisuper!cies en un panel a escala.
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Primero se aplicará el programa con el componente Phyton para obtener las caras y tapas de cada módulo individual. Para este caso se aplicará una estrategia para evitar confundir las piezas y mantenerlas en orden al momento de mandarlas a cortar.
Se aplicará el programa de GH a cada columna de módulos vista desde planta. Para cada columna se cuentan con 35 módulos en total que se deberá despiezar, por lo que dicha cantidad de piezas es equivalente a todo el resto de columnas del pabellón y deberían tener la misma cantidad de piezas.
COLUMNA 1: COLUMNA 2: COLUMNA 3: COLUMNA 4:
Como se aprecia, el despiezado se hará por cada columna para facilitar el trabajo de armado cuando las piezas lleguen a cortarse en el tablero de MDF.
PABELLÓN RESPONSIVO
Se tienen así un gran conjunto de piezas por cada columna que tiene el pabellón, todas de diferentes aperturas y alturas. Ahora se le aplicará la herramienta de RhinoNest, usando su comando “Remap Objects” para desplazar todas las super!cies despiezadas en un solo eje y así facilitar el “Nesting” posterior.
Se proseguirá a aplicar el mismo procedimiento para cada !la de piezas que pertenecen a 1 columna por separado. En la opción Nesting se le darán las dimensiones de los paneles de MDF, que para el caso de tableros de 18mm, se encuentran disponibles en dimensiones de 3660mm x 2100mm. El Nesting me agrupará todas las p i e z a s e n u n s ó l o p a n e l, enumeradas una por una. Se contarán con un aproximado de 2 planchas por cada columna. Finalmente, este optimizado se exportará a AutoCAD con sus respectivos números donde se indicará la escala y el material en el que se cortará.
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Ensambl
Variaciones de Ángulos para las Juntas: VARIACIÓN CON ÁNGULO DE 34.00°
M1
VARIACIÓN CON ÁNGULO DE 31.50°
M2 M3 M4
VARIACIÓN CON ÁNGULO DE 28.00°
VARIACIÓN CON ÁNGULO DE 30.00°
MO N
U
MOD
IÓN LAC
(+)
(+)
LEJANO
CERCA
P
LLÓ E B A
ble de MÓDULOS DE MADERA
PABELLÓN RESPONSIVO
JUNTAS - unión COn lengüetas
S
TE N A I AR N-V
IÓ
AC L U D
structura autoportante
O
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Costos y Presupuestos:
P
ara la estimación de costos del pabellón planteado, se tomará como referencia un módulo en concreto, ya que pese a que las dimensiones de los tableros serán diferentes, hacen uso de la misma cantidad y tipo de piezas; de esta manera se logró identi!car la cantidad necesaria de elementos de unión/anclaje y un estimado de paneles en total que se deberá cortar. Debido a que por cada columna se tendrá una cantidad determinada de piezas, se consideró la igualdad de estos para el optimizado de los paneles. De esta manera se pudo lograr obtener una cantidad aproximada de material a usar para la fabricación y unión de cada módulo que conforma el proyecto del pabellón responsivo.
Tablero de MDF de 18mm Dimensiones: 3.6m x 2.10m
Perno de Anclaje de 18mm d: 12mm, l: 240mm
Tablero de MDF de 7mm Dimensiones: 2.4m x 2.10m
Tuerca de Cabeza Cuadrada SW: 24mm
35 mรณdulos
35 mรณdulos
PABELLร N RESPONSIVO
35 columnas
73 tableros de mdf
*Despiezado ordenado
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Dado a que se requieren de una gran cantidad de Planchas de MDF, se vio la alternativa de importar material (considerando el precio extra que se deberá pagar) a causa de los elevados precios al comprarlos por unidad y la poca diferencia que hay al comprar al por mayor. en el país El proveedor de MDF !ja un precio bajo a partir de compradas 52 unidades, por lo que se utilizará dicho precio de referencia. Asimismo también se requiere un estimado de precios de corte láser, eligiendo el que maneja precios al por mayor Nova Corte Láser, para hacer el pedido de corte de los tableros de MDF. El resto de materiales de ferretería, se considerarán en cientos por la cantidad que se requerirá. Y se considerarán los materiales que vienen en paquetes de varias unidades. TIPO DE material
CANTIDAD DE MATERIAL
TIPO Y MEDIDAS DE MATERIAL
COSTO UNITARIO
COSTO PARCIAL
PROVEEDOR
COSTO/TIEMPO CORTE LÁSER
Plancha de MDF 18mm
73 unidades
3660mm x 2100mm e: 18mm (Hidrófugo)
S/ 54.10C/U al por mayor
S/ 3,949.30 Import.: S/ 4,630.60
Linyi Haoging Wood
1460min S/1533.00
Plancha de MDF 7mm
1 unidades
2400mm x 2100mm e: 7mm
S/ 80.20C/U precio unitario
S/ 80.20
Sodimac
120min S/110.00
Perno de Anclaje de 18mm d: 12mm, l: 240mm
7.5 cientos unidades
Perno BSH para !jaciones (18mm)
S/ 3.80C/U precio unitario
S/ 2,850.00
Sodimac
Tuerca de Cabeza Cuadrada SW: 24mm
7.5 cientos unidades
Tuerca Cuadrada Tipo BSH(24mm)
S/ 3.63C/U precio unitario
S/ 2,722.50
Nindejin
Tarugo de Madera e: 10mm
7.5 cientos unidades
Tarugo de Madera ranurado e:10mm
S/ 2.90 x 10 unidades
S/ 217.50
Promart
Al sumar los costos parciales de todos los materiales a usar, junto a los gastos en el corte a láser e impuestos de importación, se tiene un subtotal de S/ 12,143.80 aproximadamente
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Conclusiones
E
l diseño de este pabellón responsivo responde a criterios especí#cos de su entorno local. Se busca que este pueda invitar a los usuarios a quedarse e interactuar con este, así como también marcar ingresos y circulaciones tanto para el transeúnte a pie, como para el usuario que visita el Museo. Este pabellón busca vincular una forma orgánica con módulos completamente geométricos, en miras a generar una apariencia contrastada por estos dos puntos. Se plantearon diferentes alternativas de diseño que, tras ensayo y error se pudo obtener este resultado #nal, desde la propia etapa volumétrica hasta la fabricación modular del pabellón en si. El hacer uso de una nueva herramienta e implementar un programa para la generación de formas y espacios de estas características peculiares fue muy interesante a nivel de aprendizaje. Más allá de eso, las habilidades adquiridas a lo largo del curso, permitirán la propuesta de arquitectura innovadora basada en el diseño paramétrico.
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