SISU House, Pascale Atsma

SISU House

UN PROYECTO SOBRE LA APLICACIÓN DE UN SISTEMA ESTRUCTURAL DE TENSEGRIDAD EN LA VIVIENDA

PROYECTO FIN DE CARRERA | ARQUITECTURA | UNIVERSIDAD DE ALICANTE PASCALE ATSMA

22/06/2020

En este primer apartado se hace un recorrido a lo largo de la historia de la estructuras de tensegridad con la finalidad de conocer cómo surgen y en qué ambiente cultural se localizan. A continuación se hace hincapié en el marco teórico; los parámetros y condicionantes de este tipo de estructuras.

Non-symmetrical Tension-Integrity Structures (R.B. Fuller)

Buscando un ejemplo en el mundo hecho por el hombre, finalmente se fijó en la rueda de bicicleta de alambre. Fuller vio cómo el cubo y la llanta de la rueda actuaban como elementos de compresión discontinuos, cada uno de los cuales resistía el tirón deformante de los radios que soportaban tensión, y quedó impresionado por cómo los radios podían hacerse más y más delgados sin comprometer la estabilidad de la rueda. De hecho, la rueda de bicicleta de alambre se convertiría en la plantilla de Fuller para pensar en la integridad tensional en las próximas décadas.

Tensegrity Structure Puzzle (G. A. Mogilner)

En 1927, quedó cautivado por la posibilidad de construir un puente colgante sin fin y recurrió a la naturaleza para obtener modelos de cómo funciona la tensión a gran escala. Mirando hacia el cielo, vio los planetas como elementos de compresión aislados sostenidos en su lugar por la fuerza de gravedad invisible pero penetrante. Creía que esta misma disposición —compresión discontinua, tensión continua— se reflejaba en el átomo, con su remolino de electrones orbitando alrededor del núcleo, todos unidos por fuerzas atractivas y repulsivas que operan a nivel subatómico.

Continuos Tension, Discontinuous Compression Structure (K. Snelson)

Fuller percibió que las formas de la naturaleza eran el resultado de la acción de la materia por la fuerza y, en 1917, propuso que la naturaleza misma es un sistema de energía finito que consiste en las fuerzas de tensión y compresión que actúan sinérgicamente, una teoría que luego llamaría Geometría Energética-Sinérgica. Aunque la compresión se había considerado dominante y, por esta razón, había sido favorecida por arquitectos y constructores, Fuller estaba encontrando que la tensión era la fuerza más fuerte y más versátil.

Suspension Building (R.B. Fuller) Construction de Reseaux Autotendants (D. G. Emmerich) Structures Linéaires Autotendants (D.G. Emmerich)

Tensile-Integrity Structures (R. B. Fuller)

Evolución histórica y aplicaciones

MARCO TEÓRICO Y CULTURAL

Patentes

Aunque la tensegridad se realizó por primera vez a mediados del siglo XX, algunos han visto indicios en una escultura de 1920 del artista constructivista ruso, Karl Ioganson. Sin embargo, el propósito de Ioganson era mostrar cómo una estructura de tracción podría deformarse en lugar de estabilizarse. Fuller, por otro lado, parece haber estado obsesionado con la idea de la estabilidad incluso cuando era niño.

René Motro Aproximamiento matemático a los sistemas de tensegridad y su comportamiento mecánico.

Primer aproximamiento K. Snelson: escultura X

Conferencia B. Fuller y puesta en contacto con K. Snelson

Primeras teorías B. Fuller

Esculturas Karl Ioganson

Principios de la idea (1920-1950)

Fuller se sorprendió cuando vio la estructura X de Snelson y luego escribió que "catalizó" su pensamiento. Snelson relataría el evento de manera diferente. En una carta escrita años después, describió cómo Fuller estudió la entregó en sus manos y luego le preguntó si podía llevársela a casa. Al día siguiente, Fuller le dijo a Snelson que se había equivocado en la configuración, le pidió que reemplazara los módulos en forma de X con tetraedros, y luego se tomó una fotografía con la nueva estructura. Esa foto aparecería más tarde en revistas sin mencionar a Snelson.

Hugh Kenner “Matemática Geodésica y cómo usarla”. Libro que enseña cómo calcular con precisión los detalles de estructuras regulares geométricas de geodesia y tensegridad.

Todavía era su modelo en el verano de 1948, cuando fue invitado a enseñar en el Black Mountain College, una escuela de artes experimentales en Carolina del Norte que había contado entre sus maestros a artistas tan iluminados como Martha Graham, Merce Cunningham y Josef Albers. Dio una conferencia nocturna de tres horas sobre integridad tensional, completa con modelos geométricos, que, según informes posteriores, cautivó a los estudiantes, ninguno más que Kenneth Snelson. Snelson, que había venido a Black Mountain para estudiar pintura, había sido invitado a ayudar a Fuller a configurar sus modelos antes de la conferencia y estaba tan emocionado por lo que escuchó que pasó la noche recreando los modelos de Fuller. El otoño siguiente, Snelson, inspirado por sus estudios de verano con Fuller, completó una serie de tres esculturas, la última de las cuales consistía en dos módulos de madera contrachapada en forma de X, uno flotando milagrosamente sobre el otro, sostenidos en su lugar solo por nylon tensado, cables, anclados a una base de madera contrachapada.

Estudios a destacar

David Georges Emmerich

Richard Buckminster Fuller

300 DC Puente An-Lan

1752

Antoni Gaudí

Cometa: Benjamin Franklin

1910 1900

Contexto histórico y cultural

1925 1920

1935 1930

1945 1940

1955 1950

El mundo en el que se ven desarrollado las primeras aproximaciones del concepto de tensegridad se ve influenciado por memorables acontecimientos, como la revolución industrial y la segunda guerra mundial.

Primeramente, la revolución industrial, ya que, gracias a ella se hizo posible la obtención de acero en grandes cantidades, un material indispensable en las estructuras de este tipo debido a su gran eficacia tanto a compresión como a tracción.

1965 1960

1975 1970

Definiciones K. Snelson: “La presente invención se refiere a un marco estructural y, más particularmente, a una estructura novedosa y mejorada de miembros alargados que se colocan por separado en tensión o en compresión para formar una red, los miembros de compresión se separan entre sí y los miembros de tensión se interconectan entre sí formando una red de tensión continua.”

En los últimos años del siglo XVIII y al comienzo del siglo XIX, las cosas cambiaron mucho en Europa Occidental. A través de una serie de rupturas, una Europa moderna se fue desprendiendo de un orden antiguo.

La primera fase de la revolución industrial surge en Inglaterra en el período comprendido entre 1750 y 1820, con influencia en todo el continente europeo y con repercusiones mundiales.

La revolución industrial consistió en una fuerte aceleración del proceso de innovación que se había iniciado en Europa desde la edad media. En Gran Bretaña en el siglo XVIII la actividad inventiva se desarrolló mucho más que en cualquiera de los países del continente europeo. En ella se patentaron la mayor parte de las máquinas que revolucionaron la industria y más tarde los transportes, y la historia de la revolución industrial es en parte la de los hombres responsables de esos inventos. Hubo dos sectores que experimentaron los primeros cambios revolucionarios en la tecnología y la organización económica: la industria del algodón y la del hierro. En los primeros tiempos de la revolución industrial, el sector metalúrgico tuvo un crecimiento mucho menor que el del algodón, pero su peso fue decisivo porque la creciente oferta de metal barato facilitó la mecanización de las otras industrias, la difusión de la máquina a vapor y la transformación de los medios de transporte. El surgimiento de las fábricas fue un cambio general, paulatino y gradual. El mercado nacional aumentó, debido al crecimiento de la población.

Los progresos técnicos que introdujo la Revolución Industrial, en el siglo XIX transformaron todos los aspectos relacionados con la vida europea. Surge así, una nueva historia de la civilización occidental. Con esta revolución se permitió garantizar el suministro de los alimentos y mano de obra necesaria para las ciudades, se empezaron a usar las máquinas, la producción de los alimentos fue creciendo, también para así abastecer a la creciente población.

Construcciones

4-Way Tower (K. Snelson) Tetra Tower (K. Snelson)

R.B. Fuller: “Tensegrity describe un principio de relación estructural en el que la forma estructural está garantizada por los comportamientos tensionales del sistema, finos y completamente continuos, y no por los comportamientos discontinuos y exclusivamente locales del miembro de compresión.

U.S. Pavillion (B. Fuller)

E.C. Column (K. Snelson)

Tensile Sk

El siglo XX se inicia en medio de grandes adelantos tecnológicos, entre los cuales el AUTOMÓVIL ocupa un lugar destacado. En América Henry Ford adelantó una verdadera revolución en el sistema de producción en cadena industrial que puso a prueba con la fabricación de su Modelo T. Además, el AVIÓN se convertiría en uno de los más importantes inventos no solo de este siglo sino de la historia en general. La nación asiática se convirtió de facto en una nueva potencia mundial. En los primeros años del siglo xx, la situación de Alemania dentro de Europa había alcanzado una posición demasiado crucial para los intereses de las demás potencias.

La política de los años 1910 se ve fuertemente afectada por el estallido de la PRIMERA GUERRA MUNDIAL. La transición del siglo XIX al XX empieza a ser palpable, con la muerte de Victoria del Reino Unido y el fin total de la Época Victoriana, así como el comienzo del capitalismo norteamericano tras haber salido ilesos de la Primera Guerra Mundial. En Nueva York en 1913 se construiría el edificio más alto del mundo, un complejo proyecto arquitectónico para la época, el Woolworth Building, que seguiría siendo el edificio más alto hasta los años 1930.

Tras la Primera Guerra Mundial, Reino Unido y Francia sufrieron una gran pérdida de prestigio, que le costaría volver a recuperar. En los Estados Unidos sucede el CRAC DEL 29, la mayor caída en la bolsa nunca vista, esto sucumbiría al mundo en unos años de pobreza extrema.

La década de 1930 está claramente influida por la crisis económica, que tuvo un alcance mundial y provocó fuertes tensiones sociales y políticas que permitieron la aparición de DICTADURAS como la de Hitler en Alemania, Franco en España o Metaxas en Grecia. Este surgimiento de totalitarismos acabó desembocando en una nueva guerra mundial. Alemania se desarrolla nuevamente, la economía se relanza con el impulso que le da la industria y la inversión del Estado en infraestructuras. El nuevo régimen nazi obtiene numerosos territorios sin disparar un solo tiro, frente a la cual se opone una política de apaciguamiento liderada por las democracias liberales occidentales que finalmente fracasó. En Estados Unidos el presidente Franklin Delano Roosevelt lideró la recuperación económica del país tras la crisis provocada por la Gran Depresión de 1929.

La SEGUNDA GUERRA MUNDIAL marcó como ningún otro acontecimiento los años 1940 y el siglo en general. Al igual que en 1914, la guerra se extendió a diversos continentes, aunque este conflicto fue mucho más sangriento y modificó el mundo de una manera más radical. En 1945, al final de la guerra, Alemania había sufrido enormes pérdidas humanas y materiales, al igual que Japón. Estados Unidos y la Unión Soviética se convirtieron en las nuevas y únicas potencias del mundo.

Durante la década de 1950, las dos superpotencias vencedoras de la segunda guerra mundial, Estados Unidos y la Unión Soviética, rompieron su alianza durante la guerra y se enemistaron convirtiéndose en líderes de dos bloques. Se inició una carrera armamentista sin precedentes que se extendería en las siguientes décadas, así la URSS y EE. UU. se iniciaron a la carrera de un arsenal NUCLEAR capaz de destruir todo el planeta. Por lo tanto, aunque Francia y Gran Bretaña tenían un mayor peso político, Japón y Alemania superaban a los dos países que obtuvieron la victoria en la segunda guerra e incluso su presencia en el comercio internacional superaba a la de la URSS. En los años 1960 se asiste a los momentos de mayor conflicto político entre los bloques formados por Estados Unidos y la Unión Soviética, en la llamada GUERRA FRÍA, que surgió al término de la Segunda Guerra Mundial. Este comienzo de la década es representativo de un período que estaría caracterizado por las confrontaciones internacionales y las protestas de una ciudadanía cada vez más crítica con las acciones de sus gobernantes y la situación que se dibujaba en el mundo tras la recuperación económica de la posguerra. La "carrera espacial", mantuvo temporalmente en cabeza a la Unión Soviética, con notables éxitos como el de haber conseguido poner al primer ser humano en órbita: el COSMONAUTA YURI GAGARIN. Los Estados Unidos consiguen la mayor victoria de esa carrera al lograr colocar al PRIMER SER HUMANO SOBRE LA SUPERFICIE LUNAR en 1969. Alemania se afianza como tercera potencia económica mundial detrás de Estados Unidos y Japón. Japón continuó desarrollando su reputación de potencia tecnológica y los productos provenientes de este país empezaron a alcanzar prestigio en todo el mundo, impulsando la economía del país.

En Europa a pesar de la crisis energética, los países occidentales de este continente logran igualar el nivel de vida de Estados Unidos de América y los países escandinavos consiguen el más alto equilibrio económico social del mundo. Las dictaduras del sur de Europa (Grecia, Portugal y España) desaparecen y dan lugar a REGÍMENES DEMOCRÁTICOS. En el ámbito social, se popularizan enormemente los electrodomésticos como el microondas y otros dispositivos como el walkman, el microprocesador, el ORDENADOR, la calculadora o la televisión en color.

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Cúpula Geodésica (R. B. Fuller)

La construcción de las cupulas geodésicas dadas a conocer por Fuller, se basan en los principios básicos de la tensegridad. Una de las mas conocidas es la de la exposición universal en Montreal construido en 1967, con una altura de 41.5 m y 76 m de diámetro.

Needle Tower (K. Snelson)

Needle Tower es una escultura abstracta en forma de torre cónica de 18.2 metros de alto y 6x6m de base. Sus principales materiales son aluminio para los tensores y acero inoxidable en las barras. Se basa en una estructura tensegrítica simple también denominado simplex, que se forma a partir de tres barras y 9 tensores, superponiendo estos módulos se forma la torre.

Georgia Dome (K. Snelson)

El Georgia Dome fue un estadio multideportivo con una cúpula de cable con una extensión de 233.5 x 186 m, siendo la primera tensegridad hibrida en construir. Los paneles de tela paraboloide hiperbólico se unen a una red de cables que se rigidiza mediante el uso de los principios de la tensegridad. El sistema funciona con una serie de anillas en el que se proyectan los cables. La flecha máxima es de 0.75 m.

Blur Building (Diller Scofidio + Renfer) Fue un pabellón temporal construido para la Swiss Expo 2002. Se trata de una arquitectura atmosférica. En cuanto al sistema estructural, trata de una gran anilla perimetral en la cual se compone una cuadricula, en el centro de estos vanos se encuentra una barra a compresión vertical que compone el sistema de tensegridad. En conclusión, la estructura esta formada por unos módulos tensegríticos unidos entre si conformando así el espacio.

Estadio Ciudad de la Plata (R. Nolo Ferreira) La cubierta del estadio, salva una luz de 180 x 240 m, fue resuelta con un sistema de tensegridad, cuyos elementos principales son mástiles metálicos suspendidos en una red te tensores o cables de acero, cubierta con una membrana translucida de entramado de fibra de vidrio y revestimiento de teflón. El sistema es mantenido por un anillo perimetral de compresión, con estructura reticulada de tubos de acero.

Kurilpa Bridge (Cox Ra

El puente se basa en uno típ pero al añadir una e tensegridad en su cubierta, rigidez. El puente se divide e los dos externos en tierra y e se encuentra la tensegridad longitud aproximadamente. principales están compues de ø905 mm y h 30 m; los espaciadores del mismo ma mm y h 23 m; y los tensores alambre galvanizado de alta ø80 mm.

Lighter than Air Fractal Tensegrity Structures (N. Rapport) Tension Compression Structural Unit and Method of Assembling the same (C. Szymberski) Low Cost Tensegrity based Space Exploration Vehicle (M. Muhaidheen) Tensegrity Structures and Methods of Constructing Tensegrity Structures (J. J. Rimoli) Structure Symmetry-considered Nonlinear Tensegrity Structure Form Finding method (Y. Chen) Wheelchair based on Tensgrity Principle (W. Zhang) Compression Bar contact Type Tensegrity Structure and Integration and Tension Exertion Method (C. Wujun) Assembly of Foldable Tensegrity Modules (F. Jamin)

Modular Desing of Complex Tensegrity Structures (B. Bickel) Estructura Simplex de Tensegridad Perfeccionada (F. Tejero Fernandez-Montes)

Method and Apparatus for Wave Generation and Detection using Tensegrity Structures (C. Daraio) A Deployable Tensegrity Structure, especially for Space Applications (L. G. Scolamiero) Modulo Estructural de Tensegridad y Malla Estructural de Doble Capa que comprende dicho Modulo (V. Gómez Jáuregui) Pre-Assembled Display Structure (A. Liapi) Continuos Tension, Discontinuos Compression Systems and Methods (F.G. Nadeau) Tensegrity Structure Similar to Truncated Tetrahedron (A. Luo) Portable Tensegrity Structure (C. C. Schofield)

Movable Tensegrity Structure (K. Nihei)

Execution Method of Frame by Tensegrity Grid Structure (Shimizu Corp)

Tensegrity Musical Structures (J. B. Ronald) Tensegrity Marine Structure (A. S. Wroldsen)

Tensegrity Unit, Structure and Method for Construction (K. A. Liapi)

Deployable Antenna (B. Knight)

Bar-Shaped Member (K. Yamaguchi) Biomimetic Materials (D. E. Ingber)

Fäden zum Verbinden von Stäben in Tensegrity-Konstruktionen (S. Kleitsch)

Joint for Folding Tensegrity System (T. Bando)

Valentín Gómez Jáuregui “Estructuras de Tensegridad y su aplicación a la arquitectura”. Libro donde se explica la tensegridad de una forma sencilla y clara.

Robert Burkhardt “Guía práctica para el diseño Tensegrítico”. En conjunto con Fuller, investigación de la matemática de la materia.

Robert Connelly y Allen Black Generalización tridimensional usando herramientas matemáticas y la representación teórica en ordenadores con detalle en tipos de estabilidad y simetría.

Tensegrity Structure, its Module and Unit (T. Kajikawa) Deformable and Elastic Tensile-Integrity Structure (O. J. Matan)

Tension Braced Dome Structure (Birdair, Inc.) Tethrahedorn Module for Tensegrity Structure (Design SCI:KK)

Spiral Helix Tensegrity Dome (W. C. Huegy)

Compression-Tension Strut-Cord Unit for Tensile-Integrity Structures (C. Kittner)

Tensegrity Module Structure and Method of Interconnecting the Modules (C. J. Kitrick)

Anthony Pugh “Introducción a la Tensegridad”. Estudio sobre la clasificación y categorización de modelos expuestos de tensegridad.

Otras aplicaciones R. Koenig

1995

2005

1990

1980

pico atirantado, estructura de , se le dota de en tres tramos, el medio donde d de 220 m de . Los mástiles stos de acero, s así llamados aterial de ø805 s de cables de a resistencia de

K. Achkov Worthpoint

Cometa. Benjamin Franklin Se diseño para demostrar la naturaleza eléctrica pero su construcción no se aleja de los conceptos de tensegridad; dos barras en compresión unidos entre si en un anillo de cables, aunque estos se tocaban en su centro. La forma es muy parecida a la patente de Snelson de 1965.

Antoni Gaudí Para diseñar sus obras, Gaudí se basó en las leyes de la naturaleza, creando un estilo único que fusiona estructura y decoración. No copió formas de la naturaleza para agregar un valor estético, sino que las consideraba como parte fundamental del diseño ya que la belleza de las formas de la naturaleza puede agradarle a todo tipo de personas por que son parte de su entorno.

Tomás Saraceno La práctica de Tomás Saraceno avanza hacia el enredo de diversos hilos de pensamiento, incluidos el arte, las ciencias de la vida y las ciencias sociales.

Enredados en la unión de estos mundos, sus esculturas flotantes, proyectos comunitarios e instalaciones interactivas proponen y exploran formas nuevas y sostenibles de habitar y sentir el medio ambiente.

Frei Otto Frei Otto se centraba sobre todo en la búsqueda de nuevos métodos para utilizar la menor cantidad de material y energía para crear espacios, abarcando los principios de sostenibilidad mucho antes de que el término fuese acuñado en la arquitectura. Su interés en ir más allá de la disciplina es evidente en su fascinación por la experimentación, mientras hablaba de la necesidad de entender los "procesos físicos, biológicos y técnicos que dan lugar a los objetos." Uno puede ver su interés en fenómenos naturales como los cráneos de aves, pompas de jabón, y telas de araña, traduciéndolas en formas artificiales que parecen increíblemente delicadas y elegantes.

1985

Wang, Li: “Los sistemas de tensegridad son redes independientes de cables con articulación de clavija en las que un sistema de cables conectado se tensiona contra un sistema desconectado de barras y, en gran medida, cualquier red de cable independiente con articulación de clavija compuesta de unidades de construcción que satisfacen la definición mencionada anteriormente.”

ayner + Arup)

T. Flemons

Puente An-Lan Los primeros puentes en suspensión se basaban en un concepto de estructuras tensadas ya inventadas hace muchos años. Un ejemplo de ellos es el puente mas antiguo aun en uso de An-Lan, hecho de cables de bambú.

Kenneth Snelson

kin Dome (A. Pugh)

D. Fleischer

2000

Hanoar: “Redes unidas por barras independientes pretensadas internamente, en las que los cables o tendones se tensan contra un sistema de barras o puntales” Miura, Pellegrino: “Una estructura de tensegridad es cualquier estructura realizada a partir de cables y barras, a la que se impone un estado de pretensado que imparte tensión a todos los cables.

Ice Rink Roof (M. Schlaich)

MOOM Pavillion (Tokio University) El pabellón fue la creación de una estructura experimental, ligera y resistente. El volumen de 26 m de largo, 7.5 m de ancho y 4.25 m de alto es autosuficiente y se compone de únicamente dos elementos; 131 barras metálicas de distintas longitudes y una piel elastina de poliéster de 0.7 mm de espesor. La estructura no es completamente auto estructurante y fue necesario el anclaje a la tierra mediante clavijas. El pabellón en su totalidad únicamente pesa 600 kg.

2015 2010

Motro: “Los sistemas de tensegridad son sistemas reticulados espaciales en un estado de autotensado. Todos sus elementos tienen una fibra media recta y son de tamaño equivalente. Los elementos tensados no tienen rigidez en la compresión y constituyen un conjunto continuo. Los elementos comprimidos constituyen un conjunto discontinuo. Cada nodo recibe uno y solo un elemento comprimido.

Penta Tower (K. Snelson) Shade Structure ( D. NG)

99 Failures Pavillion (Tokio University) Se trata de un pabellón temporal basado en la tensegridad. El objetivo principal era examinar el proceso experimental de diseño, fabricación, montaje y construcción de este tipo de estructuras. Consta de unas piezas en forma de X perpendicular a modo de barras a compresión unidas entre si con tensores. Estas piezas están compuestas por delgadas láminas de acero inoxidables que fueron cortados con láser e hinchadas mediante presión de aire.

1940 2020

V. Gómez Jáuregui: “La tensegridad es un principio estructural basado en el uso de componentes aislados en compresión dentro de una red de tensión continua, de tal manera que los miembros comprimidos (generalmente barras o puntales) no se tocan entre sí y los miembros tensados pretensados (generalmente cables o tendones) delinea el sistema espacialmente”

1960 1950

El pabellón fue el resultado de un workshop organizado en la Universidad de Ball State, cuya finalidad era la de crear un pabellón móvil basado en los principios de la tensegridad. La estructura esta compuesta por 56 módulos de tensegridad puntales, el simplex. Cada modulo es envuelto con elastón blanco. Mientras que esta carcasa elástica cubre todas las barras de compresión, los tensores son visibles desde el exterior.

1970

2000 1990

2020 2010

Proyectos vinculados

The Skylon (P. Howel, H. Moya)

Snowdon Aviary (T. Armstrong) Tower of Rostock (M. Schlaich)

Underwood Pavillion (Ball State University)

1980

German Pavilion (F. Otto)

Wire Wheel Dome Olympics (D. Geiger)

Tension Pavillion (StructureMode)

Se trata de un pabellón liviano con un anillo de tensegridad y membrana interior de tela extensible. El anillo este compuesto por 24 módulos de tensegridad de madera del tipo simplex, unidos entre sí, en el centro del anillo se sitúa la membrana.

State Fair Arena (M. Nowicky)

Music Pavilion of Bundesgartenschau (F. Otto)

Olympic Stadium Munich (F. Otto)

Stillness in motion (T. Saraceno)

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Marco teórico: parámetros y condicionantes Hasta el siglo pasado, las técnicas de construcción han sido bastante simples y lógicos; todo queda inmovilizado en su lugar gracias a su peso propio, de forma que las continuidades de fuerzas son de compresión. Por ejemplo, en los arcos de piedra, estas se mantienen gracias a la tensión generada por el peso propio en cada uno de sus componentes.

Pero las estructuras de tensegridad se apoyan en un principio diferente, en vez de hacer uso del peso y la gravedad, se entiende como un “sistema de esfuerzos omnidireccionales equilibrados” (Kenner, 1976). Además, tienen la particularidad de que ya se encuentran autoequilibrados y pretensados, descartando así la necesidad de tener gravedad o anclaje para su propio equilibrio. La tensión que se crea debido a la atracción de la tierra es sustituida por la tensión multidireccional de sus componentes.

Es más, el ejemplo de la naturaleza, según Fuller, enseña que la tensión debería ser incluido en cada uno de los diseños desde el comienzo de su concepción.

“De hecho, la tensión debe ser primaria.” Edmonson, 1987.

“Un sistema de tensegridad es aquel que está en un estado de autoequilibrio, formado por un conjunto de componentes a compresión discontinuos dentro de una red continua de elementos a tracción para definir un volumen estable en el espacio. Los dos únicos tipos de fuerzas que intervienen, compresión y tracción, están completamente separados, donde hay una barra, únicamente habrá compresión pura, igual que donde hay un cable, solo habrá tensión pura.”

Esta definición se aplica a las tensegridades puras, pero casi nunca son de este carácter. Cuando, para ceder de más rigidez a la estructura, se modifica este principio y un nudo recibe dos elementos rígidos, nos encontramos ante una tipología de malla de doble capa entre otros.

CARACTERÍSTICAS · Son composiciones extremadamente ligeras y con una gran capacidad portante en comparación con otras estructuras. · Son sistemas autoequilibrados, no requieren de ninguna fijación ni anclaje para mantener su forma. En caso de haber cimentación, esta únicamente será diseñado para soportar el peso propio y para evitar vuelcos. · Ya que los elementos a compresión son discontinuos, solo trabajan localmente, por lo que no colapsan por pandeo debido a movimientos de la estructura. Pero es importante destacar que sí se pueden ver afectados por una flexión simple debido al peso propio y compresión local. Por la misma discontinuidad, los sistemas tensegríticos no sufren torsión.

absorbido de manera continua

F

Puede haber flexión simple y compresión local Cable (Tracción)

Si hay rotura se desmorona Nudo (equilibrado)

· Todos los nudos están en equilibrio de fuerzas entre ellos, un elemento rígido siempre recibirá como mínimo tres cables en cada nudo, por lo que se forma un sistema continuo. · Cualquier carga puntual que recibe el sistema, será absorbido de manera continua, por lo que la estructura cambiará su posición de equilibrio, aunque de forma imperceptible. · Cualquier nuevo tensor añadido a la estructura, únicamente le dotara de mayor rigidez por lo que no existen elementos redundantes. · Al ser una red continua de tensiones y compresiones, y entre ellos se compensan los esfuerzos hasta alcanzar el estado de equilibrio, por lo que cualquier rotura hará que la estructura se desmorona. > 3 cables 1 barra No hay pandeo ni torsión

+ tensores + rigidez

Barra (Compresión) Sistema ligero y autoequilibrado

TIPOLOGÍA A. Pugh fue el primer especialista en exponer un inventario de sistemas de tensegridad. Relacionó las estructuras con poliedros, pero de una forma muy útil. Primeramente, describía las composiciones más simples de modo superficial tanto en 2D como en 3D, sometido a la posición relativa de sus tensores, pasando a través de sus centros o no, a la dificultad de los elementos a compresión, al número de capas, etc. Seguidamente, los tres patrones básicos que pueden ser usados para configurar las estructuras tensegríticas esféricas o cilíndricas se describían como configuración en rombo, en circuito o en zigzag. La clasificación se basa en la posición de las barras de las figuras

Sistema esférico Son composiciones parecidas a una esfera, por lo que todos sus tensores pueden ser localizados sobre una esfera sin intersecciones entre ellos y todas las barras están en el interior de esta red de cables.

Configuración en rombo: Se le llama así debido a la manera en la que es construida. Cada barra de una estructura en rombo proyecta la diagonal mayor de un rombo formado por cuatro tensores, doblado según la diagonal. Normalmente se forman desde un prisma recto en el que los tensores son horizontales o verticales y los elementos a compresión son las diagonales entre los vértices. En esta sección irían incluidos los prismas de tensegridad. (Fig. 1) Configuración en circuito: Esta configuración se caracteriza por la existencia de circuitos de puntal, es decir, un camino donde sus dos extremos se unen en un ápice, de modo que el extremo final coincide con el extremo inicial de los siguientes circuitos. Los polígonos de puntales en este caso son los elementos comprimidos.

(Fig. 2)

Fig. 2

F

Configuración en zigzag: Para las configuraciones en Zigzag, se usa una configuración en rombo como base. Al modificar uno de los tensores de tal manera que genera una Z no alineada con los cables, es cuando se obtiene la configuración en Zigzag. El cambio de los tensores debe tener lógica para mantener la estabilidad del sistema. (Fig. 3)

Sistema estelar Algunas derivaciones toman a las configuraciones esféricas como base, un ejemplo de ellos serían los llamados sistemas estelares diseñados por V. Raducanu. Se forman por una extensión de una estructura prismática de cuatro barras, sus diagonales son sustituidos, siempre haciendo hincapié en la estabilidad en conjunto, por tensores en forma de cuadrado tanto inferior como superiormente.

El volumen de esta composición no requiere de tres tensores por nudo tal como se ha reclamado en la definición de la patente, es más, algunas estructuras de tensegridad pueden ser perfectamente equilibradas teniendo nudos sin puntales. (Fig. 4)

Sistema irregular Son todas aquellas composiciones que no caen dentro de ninguna categoría. Un gran porcentaje de las obras de Snelson (Fig. 5) pertenecen a este apartado por ser composiciones que no siguen ninguna regla anteriormente expuesta.

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Fig. 1

Fig. 3

TRIANGULACIÓN El triángulo es el único polígono que no se deforma cuando se le aplica una fuerza. El resto de formas poligonales que pueden tener las estructuras no son rígidas por definición hasta que se triangulan o se asegura la rigidez con los materiales escogidos y las uniones correctas. La triangulación permite la indeformabilidad geométrica; no necesariamente la mecánica. Para que resista mecánicamente la estructura de este tipo, además de triangular debemos asegurarnos que el material que forma los lados o barras de los triángulos, así como su sección transversal sean los adecuados.

En cuanto a las estructuras tensegríticas, uno de los estudios más relevantes es el de Kenneth Snelson. Tal como dice, es posible construir cualquier variedad de configuración tensegrítica, pero únicamente aquellas cuya red de tensiones esta compuesta enteramente de triángulos serán puramente estables. Si la configuración tiene otras formas geométricas, carecerá de esta estabilidad y se demuestra sobre todo en las esferas tensegríticas.

Según Snelson, una triangulación puede surgir de dos formas; un triángulo que contiene tanto tensión como compresión, y uno que solo tendrá tensión. El primer tipo (Fig. 6) está conformado por una barra y dos tensores, que van de cada uno de los extremos de la barra a un nodo en común donde empezaría una barra adicional.

Además, esta triangulación siempre ocurre en parejas, ya que los esfuerzos generados en la barra han de ser compensados entre ellos.

Fig. 6

Fig. 7

El segundo tipo (Fig. 7) se genera a partir de tres tendones, cuyos extremos se encuentran cada uno en el nodo de una barra distinta. Sobre todo, en sus obras de torres se puede ver como estos dos tipos de triangulación se unen entre ellos para crear así la mayor rigidez posible.

DEFORMACIÓN Uno de las mayores inconvenientes en este tipo de sistemas, es la deformación y el movimiento. Tal como dice el código técnico respecto a la aptitud al servicio: · La flecha relativa ha de ser menor que: a. 1/500 en pisos con tabiques frágiles o pavimentos rígidos sin juntas. b. 1/400 en pisos con tabiques ordinarios o pavimentos rígidos con juntas. c. 1/300 en el resto de los casos. · El desplome ha de ser menor que: a. 1/500 de la altura total del edificio. b. 1/250 de la altura de la planta.

Las estructuras de tensegridad, casi nunca logran cumplir con estos parámetros debido a tienen la capacidad de responder globalmente como un todo, por lo que cualquier carga externa incidente en él, es transmitida uniformemente y absorbida por toda la estructura, haciendo implícito una deformación. La respuesta a las cargas no es lineal, en consecuencia, son más flexibles a cargas moderadas pero aumentan su rigidez a medida que dicha fuerza aumenta, tal como pasa en los puentes colgantes.

A su vez, son muy sensibles a las vibraciones, especialmente bajo cargas dinámicas. El hecho de que sean capaces de responder como un todo, les da una ventaja cuando sea necesario absorber impactos o vibraciones sísmicas, siendo muy conveniente su uso en áreas susceptibles de terremotos, movimientos de tierra, erupciones volcánicas, etc.

Además, la rigidez de la estructura depende de los materiales empleados y sus nudos, pudiendo resultar, en función de estos, muy flexibles o de gran rigidez.

Por último, cabe destacar el pretensado, ya que influye directamente en su capacidad portante y resistente. Cuanto mayor sea este, mejor será esta capacidad y menor será la deformación ante una fuerza exterior.

En conclusión, dependiendo del caso para qué es diseñado una estructura de tensegridad, se puede jugar con su deformabilidad teniendo en cuenta el material empleado, los nudos y el pretensado, pero el hecho de que una fuerza puede rigidizar el sistema, abre un nuevo abanico de posibilidades para su aplicación en la arquitectura teniendo en cuenta este factor en el diseño.

ESTADO DE EQUILIBRIO Y PRETENSADO Una estructura es estable, y por lo tanto estará en equilibrio, cuando después de una perturbación, está vuelve a su estado inicial. Las estructuras de tensegridad tienen la particularidad de que son sistemas autoestables y con ello autoequilibrados, ya que, a pesar de tener nudos articulados, no trabaja como un mecanismo sino como una estructura rídiga.

Cabe mencionar lo que ha señalado Snelson a lo largo de toda su investigación; se necesitan un mínimo de tres tensores o cables en cada extremo de las barras, ya que es un sistema tridimensional y sin ellos no sería posible el equilibrio. La fuerza resultante de cada una de los tensores en un mismo nodo, tiene que estar en la misma dirección de la barra creando así una compresión pura.

A su vez, para poder aumentar la estabilidad, hay que aumentar la rigidez de la estructura y con ello evitar una mayor deformación. La rigidez no es más que: K=

E·A L

Donde A es el área de la sección transversal, E el módulo de Young y L la longitud inicial de la barra. Por lo que, al aumentar la sección, la rigidez también lo haría.

Pero hay que tener cuidado con esto, ya que, al incrementar la sección de sus componentes, estos pueden llegar a colisionarse alejando así la estructura de un sistema puro. Como conclusión, se puede afirmar que el equilibrio es independiente de cualquier condición ajena al sistema, no depende de ningún anclaje ni fuerzas externas.

El equilibrio de una estructura de tensegridad se relaciona profundamente con el pretensado y conceptos mecánicos de la configuración que a su vez se vinculan entre sí. Para lograr el equilibrio, se necesita que los dos esfuerzos se anulen. La geometría del sistema se encuentra deformada en comparación con el equilibrio geométrico, es un sistema de autotensado.

Fig. 4

Para poder entender el comportamiento de las estructuras tensegríticos, es importante explicar el concepto de mecanismo de estabilización infinitesimal. Si se apoya en un ejemplo de dos elementos ensamblados en sus extremos, es posible estabilizar el mecanismo introduciendo un pretensado. Si los dos elementos son elegidos de tal forma que la longitud de diseño de un elemento que se sitúa entre dos nodos sea menor que la distancia entre esos mismos nodos, se genera un estado de tensión pretensado. Mientras que, si esa misma longitud es mayor que la distancia entre los nodos, se crea un estado de compresión pretensado.

En el primer caso, si el nodo de unión se aleja de su posición inicial, el estado de pretensado lo empujara de vuelta a su posición, es decir, el mecanismo infinitesimal se estabiliza gracias a la tensión de pretensado. En el caso de la compresión pretensada, no recupera su forma inicial. El pretensado o autotensado es una característica fundamental de los sistemas de tensegridad.

Fig. 5

SISUHouse 07

Relación barras/tensores 1/4

3

6,03/(6

El siguiente paso es el análisis en profundidad de unas piezas tensegríticas de interés con el fin de escoger las más óptimas para un uso de vivienda.

1/3

)250$6

M A R C O GEOMÉTRICO: ANÁLISIS DE FORMAS

4

Número de barras

Para ello ser realiza un estudio de los volúmenes libres en ellas, alturas y áreas y se relacionan con unos parámetros base de las viviendas.

5

6

Además se introducen estos usos en plantas y se generan unas tipoligías de posibles viviendas para el desarollo final.

>6

5 - 10

Número de tensores

16 - 20

21 - 25

(6&8/785$6

11 - 15

5()(5(1&,$6

Por último, se analizan y corrigen las posibles incompatibilidades que surgen y se llega a una propuesta de forma para el desarollo del proyecto.

26 - 30

Sistema puro

Sistema híbrido

Modulación

Triangulación Segundo tipo

Para empezar, se han elegido 15 referencias de piezas de tensegridad, que, a su vez, se pueden dividir en tres categorías; una primera que hace referencia a las piezas más simples desarrolladas, como el “simplex”; una segunda basada en esculturas realizadas, sobre todo, por Keneth Snelson; y una tercera de referencias de proyectos ejecutados. En esta última categoría están proyectos emblemáticos y de gran relevancia como el Blur Building y el puente Kurilpa, además, tienen en común que no nos encontramos con estructuras puramente tensegríticas, sino que son sistemas híbridos y en muchas ocasiones, modulares.

Una vez elegidas las piezas, se ha realizado una comparación en cuanto a distintos factores con la finalidad de hallar las mas interesantes para seguir desarrollando el proyecto. Mas allá del número de barras y tensores presentes en cada una de ellas, interesa la relación entre ellos, ya que una menor relación implica menos uso de material y por lo tanto es mas económico. Pero, por otro lado, teniendo en cuenta el parámetro de estabilidad, está demostrado que cuanto mas tensores tenga una pieza, mas estabilidad tendrá.

Otro factor clave es si las piezas tienen algún tipo de triangulación explicada anteriormente. Una triangulación del primer tipo, entre un extremo de una barra con dos tensores y siempre en par, es esencial si interesa la estabilidad. En unión con los del segundo tipo, entre tres tensores, esto se intensifica.

Por último, cabe destacar la tipología, se puede observar a primera vista que las dos primeras categorías cumplen perfectamente con los sistemas puros, es decir, no necesitan de construcciones externas para mantener su forma, son autoestables. Esto tiene relevancia ya que en el proyecto se desarrolla un sistema puro, por lo que interesan más las otras características presentes en este tipo de geometrías.

Por ello, se descarta directamente la ultima categoría, son proyectos interesantes a tener en cuenta y se usarán como referencia en todo el desarrollo del proyecto, pero no cumplen con los parámetros establecidos.

08 SISUHouse

352<(&726

Primer tipo

5()(5(1&,$6

Tipología

Pieza 1.1.e Maquetas a escala 1 50 Para poder aplicar las piezas restantes a un uso en concreto, hacen falta unas escalas e dimensiones mínimas del material a emplear. Por ello se ha hecho una elección de longitudes máximas y mínimas de las barras a compresión. Se trabajará con barras máximas de 10 m de longitud, con la finalidad de que su transporte sea lo más factible posible. A su vez, se trabajarán con una longitud mínima de 0.50 m, ya que es necesario una separación mínima entre los dos anclajes de los extremos para facilitar una correcta ejecución de la geometría. Para poder dibujar las piezas y con ello poder hacer unos análisis, se hacen numerosos cálculos de capacidad a pandeo de las barras, a compresión usando como material el acero, que se puede observar en el anexo A.

Pieza 1.4.e Pieza 2.2.e Pieza 2.5.e

Pieza 2.1.e Pieza 2.4.e

Pieza 1.3.e

Pieza 1.5.e Pieza 2.3.e

Pieza 1.2.e

A partir de los parámetros nombrados anteriormente, sólo se desarrollan 10 geometrías; 5 básicas y 5 referentes de esculturas. A su vez, cada pieza se ve dividida en 5 escalas, obteniendo así una totalidad de 50 geometrías a profundizar. Estas se dibujan en 3D y, a su vez, se realizan unas maquetas a escala 1/50 para, mas adelante, ver cómo se podrían relacionar las distintas piezas entre sí.

SISUHouse 09

Geometrías: definición, volúmenes y alturas A partir de los parámetros nombrados anteriormente, sólo se desarrollan 10 geometrías; 5 básicas y 5 referentes de esculturas. A su vez, cada pieza se ve dividida en 5 escalas, obteniendo así una totalidad de 50 geometrías a profundizar. Estas son dibujadas en 3D con sus respectivos diámetros obtenidos de los cálculos previos.

A partir de la tabla, se ha introducido en cada geometría un volumen por cada estancia que cumpliría con el DC-09 para ver sus limitaciones y posibilidades.

Además, se han hecho una serie de supuestas estancias que se podrían unir en un único espacio de interés. Estas son; sala de estar con dormitorio, cocina con baño, cocina con aseo, dos dormitorios, dormitorio con baño, sala de estar con cocina y aseo, sala de estar con cocina y baño, y, dos dormitorios con baño. A esto se añaden tres posibles opciones de vivienda en su totalidad:

Una vez dibujados las piezas, se toman datos de los volúmenes interiores libres, es decir, el comprendido entre las barras y cables del sistema de tensegridad. A partir de estos volúmenes, se genera una tabla donde se puede observar qué tipo de espacio o uso sería compatible con cada forma.

.e

.d

2.5

.c

2.5

.b

2.5

.a

2.5

.e

2.5

.d

2.4

.c

2.4

.b

2.4

.a

2.4

.e

2.4

.d

2.3

.c

2.3

.b

2.3

.a

2.3

.e

2.3

.d

2.2

.c

2.2

.b

2.2

.a

2.2

.e

2.2

.c

.d

2.1

2.1

.b

2.1

.a

2.1

.e

.d

1.5

.c

1.5

.b

1.5

.a

1.5

.e

1.5

.d

1.4

.c

1.4

.b

1.4

.a

1.4

.e

1.4

.d

1.3

.c

1.3

.b

1.3

1.3

.e

.a 1.3

.d

1.2

1.2

1.2

.b 1.2

1.2

1.1

1.1

1.1

1.1

1.1

.c

A: 18.0 m2 / hmin: 2.5 m / V: 45.0 m3

.a

A: 1.5 m2 / hmin: 2.2 m / V: 3.3 m3

.e

A: 5.0 m2 / hmin: 2.2 m / V: 11.0 m3

.d

A: 12.0 m2 / hmin: 2.5 m / V: 30.0 m3

.c

A: 16.0 m2 / hmin: 2.5 m / V: 40.0 m3

A: 3.0 m2 / hmin: 2.2 m / V: 6.6 m3

.b

A: 8.0 m2 / hmin: 2.5 m / V: 20.0 m3

A: 8.0 m2 / hmin: 2.5 m / V: 20.0 m3

.a

A: 9.0 m2 / hmin: 2.5 m / V: 22.5 m3

· Opción A: sala de estar, cocina, baño, aseo y dos dormitorios. · Opción B: sala de estar, cocina, dos baños y dos dormitorios. · Opción C: sala de estar, cocina, baño y dos dormitorios.

2.1

Como referencia de volúmenes de estancias, es decir, áreas y alturas, se ha tomado el documento “Condiciones de diseño y calidad en edificios: DC-09” de la Comunidad Valenciana. Siendo así las superficies mínimas de los recintos:

Opción A Opción B Opción C

Cumple No cumple No cumple por altura Sala de estar

A continuación, se ha resaltado mediante una leyenda de colores, las formas que más posibilidades de uso tendrían, donde cabe resaltar que la escala mas pequeña de cada tipo de geometría se ve descartado debido a su poco espacio disponible y siendo imposible su compatibilidad con una estancia. Otro factor importante es que algunas piezas, a pesar de cumplir perfectamente con el volumen /área mínima de alguna que otra estancia, no cumpliría por su altura. No por ello se descarta la figura, sino que se tiene en cuenta como un factor a corregir si se usa finalmente esa pieza.

1.1.

1.1.a

L1: 2000 mm, ø 60.3mm

1.2.a

L1: 2000 mm, ø 60.3mm

1.3.

Cocina 0 - 2 funciones 3 - 7 funciones 8 - 16 funciones 17 - 20 funciones Condicionado por altura

1.3.a

L1: 2000 mm, ø 60.3mm

Dormitorio Aseo

1.4.

1.4.a

L1: 2000 mm, ø 60.3mm

1.5.

1.5.a

L1: 2000 mm, ø 60.3mm

V: 0.40 m3 h: 1.43 m

V: 0.84 m3 h: 1.37 m

V: 1.23 m3 h: 1.59 m

V: 4.18 m3 h: 1.53 m

V: 1.06 m3 h: 1.69 m

1.1.b

1.2.b

1.3.b

1.4.b

1.5.b

V: 2.95 m3 h: 2.85 m

V: 6.87 m3 h: 2.74 m

V: 10.08 m3 h: 3.18 m

V: 33.42 m3 h: 3.07 m

V: 8.52 m3 h: 3.38 m

1.1.c

1.2.c

1.3.c

1.4.c

1.5.c

V: 10.26 m3 h: 4.28 m

V: 23.14 m3 h: 4.11 m

V: 34.07 m3 h: 4.79 m

V: 112.81 m3 h: 4.60 m

V: 28.75 m3 h: 5.07 m

1.1.d

1.2.d

1.3.d

1.4.d

1.5.d

V: 24.41 m3 h: 5.70 m

V: 55.07 m3 h: 5.48 m

V: 81.02 m3 h: 6.39 m

V: 267.40 m3 h: 6.13 m

V: 68.15 m3 h: 6.75 m

1.1.e

1.2.e

1.3.e

1.4.e

1.5.e

V: 46.49 m3 h: 7.12 m

V: 107.56 m3 h: 6.85 m

V: 157.50 m3 h: 7.95 m

V: 522.26 m3 h: 7.67 m

V: 133.11 m3 h: 8.44 m

L1: 4000 mm, ø 100.5mm

L1: 6000 mm, ø 155.6mm

L1: 8000 mm, ø 200.6mm

L1: 10000 mm, ø 250.7mm

10 SISUHouse

1.2.

Baño

L1: 4000 mm, ø 100.5mm

L1: 6000 mm, ø 155.6mm

L1: 8000 mm, ø 200.6mm

L1: 10000 mm, ø 250.7mm

L1: 4000 mm, ø 100.5mm

L1: 6000 mm, ø 155.6mm

L1: 8000 mm, ø 200.6mm

L1: 10000 mm, ø 250.7mm

L1: 4000 mm, ø 100.5mm

L1: 6000 mm, ø 155.6mm

L1: 8000 mm, ø 200.6mm

L1: 10000 mm, ø 250.7mm

L1: 4000 mm, ø 100.5mm

L1: 6000 mm, ø 155.6mm

L1: 8000 mm, ø 200.6mm

L1: 10000 mm, ø 250.7mm

4.42 44°

RATIFICADO

5.66

1.2

2.30

4.54

La geometría también es una de las básicas y más sencillas dentro de las tensegridades, además, el espacio interior libre es suficientemente amplio como para permitir varios usos a la vez. Tal como se puede observar, permite una doble altura o segunda planta, pero no se podrían aprovechar las barras para la creación de una escalera por su ángulo de inclinación (>35°). Además, al acortar las barras, se podría mantener la forma y área en la base cuadrangular, pero con menos altura libre en la pieza.

1.3

2.30

4.97

Esta pieza, muy parecida a la anterior, cuenta con una base pentagonal, dificultando un poco una distribución interior pero su gran altura permite una segunda planta. Igual que las demás piezas en estas categorías, tanto los tensores como las barras se encuentran en el perímetro, dejando un espacio interior libre de posibles obstáculos.

RATIFICADO

6.58

La particularidad de esta geometría es que al apoyarla en uno de sus lados pierde interés por sus barras inclinadas, pero al posicionarlo enterrado, mantiene la horizontalidad de sus componentes a compresión paralelos al eje del suelo, facilitando el uso interior y dejando un volumen de altura libre que permite una planta superior. Además, las barras intermedias, podrían permitir el apoyo de esta planta facilitando una distribución. A su vez, debido a su forma, todos los tensores se hallan en su perímetro, dejando un volumen interior despejada.

2.30

7.75

1.4

RATIFICADO

2.30

2.1

La pieza deja un área triangular interior diáfana, facilitando su uso, pero, al mismo tiempo, debido a que tanto los tensores como las barras se encuentran en el perímetro lateral, se ve dificultada la entrada al espacio. Aún así no se descarta la pieza, por su fácil ejecución y simetría, sino que se podría usar como cubrimiento de un espacio.

RATIFICADO

La pieza en si es alta, pero de una base muy reducida, sin posibilidad de crear una segunda planta debido a la posición de sus componentes a compresión. En adicción, hay una barra horizontal a una altura de aproximadamente 1.70m, complicando una posible distribución en el área ya escaso de por sí.

2.2

DESCARTADO

2.3

2.30

DESCARTADO

7°

5.76

2.30

1.1

8.64

1.44

2.30

2.38

0.75

La pieza, compuesta únicamente por tres barras de igual longitud, es de las geometrías más sencillas, pero aun así se descarta de un análisis más profundo.

Al ser una pieza piramidal, a pesar de tener una base de 5,76m de longitud y cumplimentar con los 2.30m de altura mínima, el área aprovechable se ve reducido aproximadamente a su mitad, siendo así necesario unas piezas muy grandes con mucho espacio en desuso con el fin de cumplir con las exigencias básicas de habitabilidad.

La pieza tiene una ejecución bastante simple, pero el hecho de que en su interior se encuentran muchos tensores y alguna que otra barra a compresión, limitan el espacio. Aún usando unas dimensiones máximas de barras, este problema no se puede resolver.

DESCARTADO

Tal como muestra la imagen, el espacio disponible cumpliendo con una altura de 2.30m, es mínima, tan solo consta de una quinta de la base disponible. En adicción, las dos barras inclinadas que parten desde el suelo, dificultan el recorrido dentro de la pieza.

Incluso dotando a la geometría de las longitudes máximas aceptadas, no es capaz de cumplimentar con unas condiciones mínimas de habitabilidad.

0.75 2.30

Escala 1 250

2.4

4.58

DESCARTADO

4.13

2.30

4.50

1.5

7.63

DESCARTADO

2.5

2.30

4.34

2.46 1.48

3.86

La pieza en si parece simple a primera vista, pero la longitud necesaria de las barras, de unos 10m máximo de longitud, dificulta la construcción. Además, la pieza 1.3 tiene una forma muy parecida, pero con la mitad de barras. El espacio interior libre se ve reducido a un tercio de su base aproximadamente, perdiendo así una rentabilidad en el volumen total y la aprovechada. Cabe destacar que en este caso es posible realizar una doble altura, de unas dimensiones mínimas, y con una distancia respecto a la planta baja notable.

2.30

1.67

La pieza desde un primer punto de vista parece interesante para usar como una primera planta donde se podría aprovechar la barra inclinada para posicionar unas escaleras. La parte mas baja de la geometría no se podría usar debido a la existencia de una barra horizontal que lo cruza y varios tensores.

Primeramente, se pensó como un voladizo, pero los tensores que se localizan en partes centrales de la pieza, dificultan su habitabilidad.

6.57

DESCARTADO

2 9°

2.1.

2.1.a

L1: 2000 mm, ø 60.3mm L2: 500 mm, ø 40.3mm

2.2.

2.2.a

2.3.

2.3.a

2.4.

2.4.a

2.5.

2.5.a

L1: 3000 mm, ø 80.3mm L2: 1000 mm, ø 40.3mm

L1: 2000 mm, ø 60.3mm L2: 1000 mm, ø 40.3mm

V: 0.41 m3 h: 0.50 m

L1: 2000 mm, ø 60.3mm L2: 1500 mm, ø 60.3mm L3: 1000 mm, ø 40.3mm V: 0.40 m3 h: 0.95 m

V: 1.82 m3 h: 0.79 m

V: 0.77 m3 h: 0.76 m

L1: 2000 mm, ø 60.3mm L2: 1500 mm, ø 60.3mm L3: 1000 mm, ø 40.3mm V: 1.22 m3 h: 0.98 m

2.1.b

2.2.b

2.3.b

2.4.b

2.5.b

L1: 4000 mm, ø 100.5mm L2: 1000 mm, ø 40.3mm

L1: 5000 mm, ø 100.5mm L2: 1500 mm, ø 60.3mm

L1: 4000 mm, ø 100.5mm L2: 1500 mm, ø 60.3mm

V: 3.36 m3 h: 1.00 m

L1: 4000 mm, ø 100.5mm L2: 2500 mm, ø 60.3mm L3: 2000 mm, ø 60.3mm V: 3.19 m3 h: 1.91 m

V: 8.44 m3 h: 1.31 m

V: 6.17 m3 h: 1.53 m

L1: 4000 mm, ø 100.5mm L2: 3500 mm, ø 80.3mm L3: 2000 mm, ø 60.3mm V: 9.73 m3 h: 1.95 m

2.1.c

2.2.c

2.3.c

2.4.c

2.5.c

L1: 6000 mm, ø 155.6mm L2: 1500 mm, ø 60.3mm

L1: 7000 mm, ø 155.6mm L2: 2000 mm, ø 60.3mm

L1: 6000 mm, ø 155.6mm L2: 2500 mm, ø 60.3mm

V: 11.29 m3 h: 1.50 m

L1: 6000 mm, ø 155.6mm L2: 4000 mm, ø 100.5mm L3: 3000 mm, ø 80.3mm V: 10.77 m3 h: 2.86 m

V: 23.15 m3 h: 1.84 m

V: 20.84 m3 h: 2.30 m

L1: 6000 mm, ø 155.6mm L2: 5000 mm, ø 100.5mm L3: 3500 mm, ø 80.3mm V: 32.95 m3 h: 2.93 m

2.1.d

2.2.d

2.3.d

2.4.d

2.5.d

L1: 8000 mm, ø 200.6mm L2: 2000 mm, ø 60.3mm

L1: 8000 mm, ø 200.6mm L2: 2500 mm, ø 60.3mm

L1: 8000 mm, ø 200.6mm L2: 3500 mm, ø 80.3mm

V: 26.89 m3 h: 2.00 m

L1: 8000 mm, ø 200.6mm L2: 5000 mm, ø 100.5mm L3: 4000 mm, ø 100.5mm V: 25.54 m3 h: 3.82 m

V: 34.56 m3 h: 2.10 m

V: 49.39 m3 h: 3.05 m

L1: 8000 mm, ø 200.6mm L2: 7000 mm, ø 155.6mm L3: 4500 mm, ø 100.5mm V: 77.84 m3 h: 3.90 m

2.1.e

2.2.e

2.3.e

2.4.e

2.5.e

L1: 10000 mm, ø 250.7mm L2: 2500 mm, ø 60.3mm V: 52.52 m3 h: 2.50 m

L1: 10000 mm, ø 250.7mm L2: 6000 mm, ø 155.6mm L3: 5000 mm, ø 100.5mm V: 49.88 m3 h: 4.78 m

L1: 10000 mm, ø 250.7mm L2: 3000 mm, ø 80.3mm

L1: 10000 mm, ø 250.7mm L2: 4500 mm, ø 100.5mm

V: 67.50 m3 h: 2.63 m

V: 96.46 m3 h: 3.81 m

L1: 10000 mm, ø 250.7mm L2: 8500 mm, ø 200.6mm L3: 5500 mm, ø 155.6mm V: 152.04 m3 h: 4.88 m

SISUHouse 11

Fase 1: Análisis de compatibilidad

Compuesto por seis estancias básicas: salón, cocina, aseo, baño y dos dormitorios.

Una vez realizado un primer descarte de las piezas planteadas, y teniendo claro qué tipo de estancia (sala de estar, cocina, comedor, aseo, baño y/o dormitorio) se podría introducir en cada una de ellas dependiendo de su escala y tamaño, se realizan unas plantas básicas compuestas por estas mismas estancias con el fin de ver su compatibilidad a nivel geométrico en una proyección de dos dimensiones, es decir, en planta.

A. 2.1.

Dos piezas: S+C+A D+D+B

23&,Ï1

A

A. 3.1.

Tres piezas: S+C+A D+B D A. 3.2.

Tres piezas: S+D C+A D+B

Compuesto por seis estancias básicas: salón, cocina, dos baños y dos dormitorios.

B. 2.1.

Dos piezas: S+C+B D+D+B

23&,Ï1

B

B. 3.1.

Tres piezas: S+C+B D+B D B. 3.2.

Tres piezas: S+D C+B D+B

Compuesto por cinco estancias básicas: salón, cocina, baño y dos dormitorios.

C. 2.1.

Dos piezas: S+C+B D+D C. 2.2.

Dos piezas: S+C D+D+B C. 3.1.

Dos piezas: S+C D+B D

Código QR para visualizar las plantas pertenecientes a las opcionas A, B y C en mayor tamaño.

12 SISUHouse

A partir de estas piezas básicas, se plantean dos tipos de viviendas distintas; una primera compuesta únicamente por dos módulos, y una segunda compuesta por tres. A su vez se proponen tres opciones en cuanto a distribución de estancias; opción A, B y C. Con esto se crean unas primeras propuestas posibles de lo que sería una vivienda compatible con un sistema estructural de tensegridad. Estas propuestas sirven como base para un análisis más en profundidad pasando de una proyección en 2D (las plantas) a 3D.

23&,Ï1

Escala 1 40

C

C. 3.2.

Tres piezas: S+C+B D D C. 3.3.

Tres piezas: D+D+B S C

SISUHouse 13

Fase 2: Análisis de compatibilidad simple 2.3

Bloque A

2.0

Bloque B.1

Baño con lavadora

14 SISUHouse

2.5

Aseo

Estos volúmenes prefabricados se sitúan dentro de las piezas en los casos necesarios, es decir, cuando se quiera tener un uso de baño y/o cocina. A su vez, un parámetro a destacar en cuanto a una futura elección de piezas de tensegridad en el desarrollo del proyecto es la eficiencia energética. Para ello se ha estudiado la compacidad de las piezas mediante la comparación entre el volumen encerrado por la envolvente y el área de este. Como conclusión se podría decir que, a mayor compacidad, menores perdidas energéticas.

1.5

2.3

2.0

Tras observar en más profundidad la compatibilidad entre las formas y las estancias deseadas, se observa que, para un correcto funcionamiento del interior de las piezas, es necesario ir más allá de unas composiciones básicas de una vivienda habitual. Por ello se plantean unos volúmenes donde se encontrarán los recintos húmedos; baño, aseo y/o cocina. Estos se proyectan a partir de una construcción en seco, de entramado de madera, cerrado o abierto dependiendo de su finalidad y la estética que se quiera conseguir.

Los volúmenes que tengan suficiente área, se pueden usar como una segunda planta en su parte superior, donde se accede mediante una escalera de peldaños alternos con el fin de reducir su fondo.

1.2.e

1.2.e

1.2.e

V / A = 0.80 Klim = 0.53 W/m2K

V / A = 0.80 Klim = 0.53 W/m2K

V / A = 0.80 Klim = 0.53 W/m2K

1.2.c

1.3.e

1.3.e

V / A = 0.48 Klim = 0.53 W/m2K

V / A = 0.93 Klim = 0.53 W/m2K

V / A = 0.93 Klim = 0.53 W/m2K

1.3.d

1.3.c

1.4.e

V / A = 0.74 Klim = 0.53 W/m2K

V / A = 0.56 Klim = 0.53 W/m2K

V / A = 1.44 Klim = 0.56 W/m2K

1.4.d

1.4.d

2.1.e

V / A = 1.12 Klim = 0.54 W/m2K

V / A = 1.12 Klim = 0.54 W/m2K

V / A = 0.79 Klim = 0.53 W/m2K

Bloque C.1

2.2

2.2

2.3

Cocina con lavadora

Baño

Bloque B.2

Bloque C.2

0.3 1.0

2.8 0.3 1.0

3.0

3.0

2.2

2.0

2.8

Bloque D

1.2.d

1.2.c

V / A = 0.64 Klim = 0.53 W/m2K

V / A = 0.48 Klim = 0.53 W/m2K

1.3.e

1.3.e

V / A = 0.93 Klim = 0.53 W/m2K

V / A = 0.93 Klim = 0.53 W/m2K

1.4.e

1.4.e

V / A = 1.44 Klim = 0.56 W/m2K

V / A = 1.44 Klim = 0.56 W/m2K

2.1.e

2.1.d

V / A = 0.88 Klim = 0.53 W/m2K

V / A = 0.70 Klim = 0.53 W/m2K

2.8

Cocina, baño con lavadora y dormitorio / estudio

2.5

3.0

1.0

Cocina con lavadora, dormitorio / estudio

1.0

SISUHouse 15

Fase 2: Análisis de compatibilidad avanzado

Dormitorio doble

El siguiente paso ha sido la unión de las piezas con sus distintas estancias conformando una vivienda, igual que se ha planteado en la primera fase. Para ello se sigue el parámetro de que una vivienda estará compuesta por dos o tres piezas, debido a que, en una única pieza, sus componentes a compresión serían mas grandes de 10 metros, dificultando su transporte y construcción.

Además, se han resaltado las estancias que conformarían cada una de estas viviendas, así como su área y compacidad.

2 PIEZAS

2 PIEZAS

Área: 129.36 m2 V / A = 1.24 Klim = 0.59 W/m2K

Área: 148.33 m2 V / A = 1.19 Klim = 0.59 W/m2K

Bloque B.2 Baño Aseo

Cocina

Estudio

Pieza 1.4.e Pieza 1.4.e Pieza 1.2.e Sala de estar

Comedor

Bloque D Baño

Sala de estar

Comedor Dormitorio doble Cocina

Pieza inclinada para permitir paso

Pieza 2.1.e

Bloque D

3 PIEZAS

3 PIEZAS

Área: 99.58 m2 V / A = 1.03 Klim = 0.58 W/m2K

Área: 150.82 m2 V / A = 1.14 Klim = 0.58 W/m2K

Pieza 1.4.d Dormitorio doble

Cocina

Pieza 1.3.e

Cocina

Bloque C.1

Pieza 1.4.e Bloque B.1 Baño

Pieza 1.2.d Bloque D

Pieza 1.3.d

Baño

Baño

Sala de estar Comedor Dormitorio doble

Bloque B.2

Sala de estar

Dormitorio doble

Pieza 2.1.e

16 SISUHouse

Comedor

2 PIEZAS Área: 107.14 m2 V / A = 1.23 Klim = 0.59 W/m2K Bloque C.1 Cocina

Finalmente, se decide por la vivienda compuesta por dos dormitorios dobles, dos baños, cocina, comedor, sala de estar y zona de estudio. Consta de un área de 160 m2 aproximadamente gracias a una primera planta que se crea en la pieza tensegrítica más grande. Para que funcione y se pueda optimizar al máximo el espacio, esta misma pieza es enterrada dejando así la planta despejada. La parte superior del bloque de cocina cumple con múltiples funcionalidades; permite un espacio de trabajo que se puede convertir en una habitación de invitados cuando fuese necesario, además, sirve de descansillo de acceso a la planta primera y compone el sistema estructural donde apoya parte de la planta siguiente. Esta misma planta da visión a la planta baja en casi toda su totalidad, otorgando al espacio una gran amplitud que únicamente se vería interrumpido por la estructura vista de tensegridad.

Pieza 1.4.e

La elección de trabajar con 3 bloques independientes de tensegridad se ve condicionada por su fácil manipulación en cuanto a la inserción en un terreno. De esta forma se podrán separar o juntar más dependiendo de la inclinación de la topografía, manteniendo el carácter original de la vivienda.

Baño Dormitorio doble

En cuanto a los bloques de mobiliarios usados, en la planta baja se situará un módulo completo que está compuesto por una cocina exterior y baño completo con lavandería en su interior. En el dormitorio principal, se sitúa el bloque compuesto por un baño completo.

Sala de estar

Aseo

Pieza 1.3.e

Comedor

Bloque A

2.10 m

2.00 m

4.10 m

4.50 m

8.80 m

Bloque B.1

3 PIEZAS

3 PIEZAS

Área: 135.12 m2 V / A = 1.41 Klim = 0.60 W/m2K

Área: 159.18 m2 V / A = 1.11 Klim = 0.58 W/m2K

Baño Baño

Bloque D

Pieza 1.3.e Baño

Estudio

Cocina

Pieza 1.4.e

Comedor

Bloque B.2

Baño

Bloque D

Dormitorio doble

Cocina

Pieza 2.1.e

Pieza 2.1.d Pieza 1.2.e Pieza 1.2.d Sala de estar Bloque B.2 Dormitorio doble Dormitorio doble

Comedor

Sala de estar

SISUHouse 17

M A R C O PROYECT U A L A partir de la investigación realizada, se desarrolla la vivienda. Esta se define en detalle en su totalidad; desde su ubicación y distribución, hasta los detalles del sistema constructivo, sistema envolvente, definición de mobiliario interior, instalaciones y eficiencia energética.

Por último, se realiza una comparación con sistemas constructivos más habituales con el fin de comprobar las ventajas y desventajas que podría tener este sistema frente a otros ya conocidos.

Instalaciones Pág. 36-37

Bloque B Pág. 34-35

Estructura secundaria Pág. 28-29

Distribución Pág. 24-25

Comparación Pág. 38-39

18 SISUHouse

Eficiencia energética Pág. 36-37

Envolvente Pág. 30-31

Ubicación

Bloque A

Pág. 22-23

Pág. 32-33

Estructura principal Pág. 26-27

SISUHouse 19

Vivienda: planta

El proyecto se sitúa en el embalse de la pedrera, en una parcela rodeada de naturaleza y con una pequeña pendiente. Con el fin de reducir al máximo el impacto en el paisaje, la vivienda aprovecha la topografía para asentarse de forma sutil, aprovechando las pendientes para ir introduciendo los diferentes elementos que componen el conjunto.

La carretera llega desde la parte superior de la elevación, situando la zona de aparcamiento a una cota superior que el resto de la vivienda. Se dispone de un pequeño huerto con el fin de mejorar la autosuficiencia de la vivienda, y teniendo un impacto prácticamente nulo en el paisaje, ya que sigue las propias líneas de la topografía. Con la piscina, se sigue el mismo modelo que con el huerto, adaptándose al terreno, y provocando la visual desde el interior de la vivienda de una lámina continua de agua, desde la piscina al embalse. Además, se intenta fusionar con la zona de huerto, generando una zona vegetal continua que sirve como filtro natural del agua.

También cabe destacar las aperturas estratégicas de la vivienda, teniendo en cuenta tanto el soleamiento como las visuales, teniendo una visión completa del embalse, y bloqueando la orientación menos favorable, a través de una vegetación más densa y de la propia envolvente.

Escala 1 70

22 SISUHouse

Escala 1 140

SISUHouse 23

Estructura principal: tensegridad

Aluminio (6061-T6) Peso: 26.6 kN/m3 E: 69637055 kN/m2 Fcy: 241316 kN/m2 Fty: 241316 kN/m2 Ftu: 262000 kN/m2 Fsu: 165474 kN/m2

La tensegridad es un principio estructural basado en el empleo de componentes aislados comprimidos que se encuentran dentro de una red tensada continua, de tal modo que los miembros comprimidos, en este caso perfiles tubulares, no se tocan entre sí y están unidos únicamente por medio de componentes traccionados, cables de acero trenzado, que son los que delimitan espacialmente el sistema.

Estas estructuras se caracterizan sobre todo por tener unos movimientos relativamente grandes, siendo esa una de sus mayores complicaciones al aplicarlo a la arquitectura. En el caso del proyecto, se han disminuido al máximo los movimientos para que no afecte al confort de la vivienda y diseñando el interior independientemente de la estructura para evitar incompatibilidades.

H A

ø32mm ø32mm ø32mm

L. 8000mm ø200.5mm

D

ø32mm ø32mm

ø32mm

L. 10000mm ø300.6mm ø32mm

L. 10000mm ø300.6mm

G

ø

K

ø32mm

ø24mm ø32mm

Movimientos de la estructura Nudo A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W

x (m) 0.017 0.025 0.190 0.178 -0.142 -0.154 0.094 -0.055 0.002 0.001 -0.011 0.020 0.011 -0.198 -0.021 -0.038 -0.010 -0.043 0.023 -0.009 0.036 -0.002 0.014

y (m) -0.029 -0.021 -0.227 -0.214 0.171 0.185 0.034 -0.081 -0.002 -0.001 -0.020 -0.011 0.020 0.011 0.043 -0.015 0.011 -0.028 -0.019 -0.012 0.005 0.038 0.004

z (m) -0.344 -0.353 -0.223 -0.213 -0.220 -0.229 -0.004 -0.004 -0.096 -0.122 -0.012 -0.012 -0.012 -0.012 -0.001 0.013 -0.004 -0.001 0.010 0.004 -0.001 0.010 -0.004

B

ø32mm

ø24mm

ø32mm

C

ø32mm

I

L. 6500mm ø200.5mm

L. 8000mm ø200.5mm

ø32mm

ø24m ø32mm

E

O

L. 2000mm ø100.5mm

ø32mm

P ø24mm

ø24mm

L. 10000mm ø300.6mm

L. 10000mm ø300.6mm

V

ø24mm L. 8000mm ø200.5mm

J

Q

ø32mm

En cuanto a la cimentación, el tipo del suelo donde se asienta el proyecto es una marga, una roca sedimentaria, por ello tiene una presión admisible de 1 MPa. Con las reacciones obtenidas de las estructuras, se han cogido las más desfavorables y se han realizado todos los cálculos convenientes para el dimensionado de las zapatas. Finalmente se decide usar unas zapatas de 100x100x70 cm con un armado inferior y superior de dia16 cada 20cm. Las vigas de atado son de 25x35 cm.

ø24mm

L. 8000mm ø200.5mm

L. 8000mm ø200.5mm

ø24mm

R ø24mm

L. 2000mm ø100.5mm

S

ø24mm

T

Una de las características funda sistemas de tensegridad es que bles, es decir, no necesitan un em su base para mantener su form seguridad del proyecto e impedi de sitio la estructura, se diseñ entra la cimentación y las barra permitiendo al sistema auto equ a las distintas acciones por las q afectada. Este conector funciona muy sencilla; a partir de va diferentes diámetros que se van sí, se mantiene libre ese posible los dos ejes paralelos al suelo.

24 SISUHouse

Cable acero

A partir de un primer dimensionado, se han introducido las tres piezas en el programa de calculo SAP2000.

Para ello, se ha tenido en cuenta el viento que incide en las envolventes, la norma sismorresistente y el pretensado de la estructura. Todos los datos y cálculos se pueden encontrar en el anejo A en más profundidad. A partir de los resultados obtenidos, se han dimensionado las barras y cables, y se han hecho las comprobaciones indispensables.

Peso: 84.3 kN/m E: 100000000 kN/m2 Fy: 1570000 kN/m2 Fu: 1179930 kN/m2 Fye: 1805500 kN/m2 Fue: 1356919 kN/m2 3

Esfuerzos

148.8 148.8

136.4

148.8

39.1

-63.1

39.1 215.3

-19.4

148.8

39.1

-173.4

136.4 136.4

-1.3

132.0

40.2

-1.3

136.4 -173.4

215.3

132.0

-1.3

148.8

136.4

83.1

-36.0

136.4

-1.3

83.1

148.8

N

40.2

83.1

40.2

-19.4

132.0

40.2 39.1

83.1 225

ø24mm

235

ø24mm

235 -100 225

-100

L. 6500mm ø200.5mm

225

-100 235

225

M ø24mm

Axiles (kN)

F L. 6500mm ø200.5mm

L

ø24mm

-2.1

ø24mm 2.1

2.8e-4

2.8e-4

-2.3e-17

2.8e-4 2.1

-2.1

L. 6500mm ø200.5mm

mm

2.8e-4

2.1

-2.8e-4

-2.1

ø24mm

-2.8e-4 2.3e-17

U L. 2000mm ø100.5mm

-2.8e-4

2.1

-2.1

0.9

-2.8e-4

ø24mm -0.9 -0.9

W

amentales de los e son auto-estampotramiento en ma. Pero, para la ir que se mueva ña un encuentro as de doble giro, uilibrarse de cara que se puede ver a de una manera arios tubos de encajando entre e movimiento en

0.9 -0.9

0.9

Cortantes (kN)

5.2

5.2 4.7e-4

-4.6e-17

4.7e-4

4.7e-4

4.7e-4

5.2 5.2

1.8 1.8 1.8

Momentos flectores (kN·m)

SISUHouse 25

El al me pil am te

Estructura secundaria: forjado metálico

En el interior de la vivienda, y con la finalidad de aprovechar al máximo el espacio libre, se diseña una primera planta fabricada con estructura metálica, con el fin de reducir el canto del forjado, ya que el acero resiste más que la madera.

Este forjado no puede apoyarse en la estructura de tensegridad ya que puede haber incompatibilidades, por lo que se diseña de manera independiente a la estructura de la envolvente. Se decide apoyar el forjado en el bloque del baño/cocina en una de sus esquinas, aprovechando su construcción. El resto del forjado queda en voladizo, planteándose varias posibles soluciones: La primera es dotar de un canto mayor, descartada por cuestiones de diseño. La segunda sería apoyarlo en dos pilares, sin embargo, romperían con el espacio diáfano que se busca en la vivienda. La opción más acertada ha sido colgar el forjado de la estructura de tensegridad en los dos puntos extremos de las barras verticales ya que estas son las que menor movimiento tienen.

A

B

Movimientos de la estructura Nudo A B C D

x (m) 0.000 0.000 0.008 0.007

y (m) 0.000 0.000 0.003 -0.001

z (m) 0.006 0.008 0.006 0.024

D

C

26 SISUHouse

A partir de un primer diseño de forma, se ha introducido el forjado en el programa de cálculo SAP2000. Para ello se ha tenido en cuenta la sobrecarga de uso, el peso propio de los materiales y el pretensado de los cables que lo anclan a la estructura de tensegridad. Todos los datos y cálculos se pueden encontrar en el anejo A en más profundidad. A partir de los resultados obtenidos, se han dimensionado las barras y cables, y se han hecho las comprobaciones indispensables.

l forjado metálico se apoya la estructura de la madera ediante un soporte de lar de acero que se fija en mbos estructuras mediantornillos.

Esfuerzos

26.0

20.4 6.0

24.2

-1.6

26.0 -4.1 -3.4

La estructura está conformada por un anillo perimetral de IPE240, curvado en una de sus esquinas y soldados entre sí; dos vigas centrales de IPE220 y viguetas de IPE160. Todas ellas se sueldan entre sí.

IPE240

IPE240

IPE160

IPE160

IPE220

IPE160

IPE160

IPE160

IPE160

4.2 -15.4 5.9 -11.8

Axiles (kN) 3.8 -11.5

IPE240

1.5 IPE160

IPE160

1.1

IPE240

IPE160

IPE160

IPE160

-3.8

-5.1 -3.9

-9.2

IPE160

-3.2

Cortantes x-y (kN)

-6.6 IPE160

4.2

IPE2

IPE220

40

IPE160

IPE160

IPE160

IPE160

15.7

IPE160

14.0

IPE160

IPE160

2.9 11.8

IPE240

0.9

-5.5 -2.2

12.3

-10.2

8.7 -3.5

-0.4

Cortantes z (kN)

-7.5

-2.8

-6.0

-0.2

1.6 -1.8

-1.9

-1.2 1.2

1.3

Momentos flectores x-y (kN·m)

1.7 -1.6

Al estar en voladizo y colgado de la estructura de tensegridad, se generan unos movimientos mínimos, por tanto debemos rigidizar algo más la estructura.En primer lugar, se sitúa tanto superior como inferiormente, un tablero de madera contrachapado de 30mm, atando todo el sistema entre si y permitiendo quitar de la vista cualquier tipo de instalación que haya en el forjado. Por otro lado, se diseña una barandilla de manera estructural. Es decir, la parte trasera de la cama, el lado que da a la envolvente, se diseña com mueble con una triple funcionalidad; como barandilla de seguridad, como mueble de almacenamiento y como una estructura que estabiliza y minimiza las flechas del forjado. Esta estructura está compuesta por una cercha de madera (pino estructural 80x60m).

-24.1

-8.8

-1.8 11.7 6.5

2.3

6.3 0.8 1.3

-3.5 1.7

Momentos flectores z (kN·m)

SISUHouse 27

Envolvente

1

La envolvente se plantea como un sistema textil con el fin de flexibilizar el sistema debido a los movimientos que pueden surgir en la estructura de tensegridad, y la incompatibilidad de materiales rígidos con ello. El termino “arquitectura textil” se utiliza para designar a todas aquellas soluciones arquitectónicas, es decir, de definición y envoltura en espacios habitables, que utilizan como material principal de cerramiento la tela y en las que, como consecuencia, cobra importancia la tecnología textil aplicada a la edificación.

6

5 3

En este caso, toda la envolvente esta compuesta por este material y por lo tanto debe seguir unos parámetros con el fin de ajustarse al máximo al resultado deseado: · Flexibilidad: es quizás uno de los más importantes debido a que la envolvente debe ser capaz de moverse y adaptarse a las formas que surgen en la estructura debido al movimiento. · Resistencia y durabilidad: como en todos los textiles usados en arquitectura, están tensados para mantener la forma que se desea en todas las condiciones que se puedan dar, por lo tanto, ha de ser suficientemente resistente como para aguantar esa tracción en todas sus direcciones. · Peso: es uno de los factores claves por lo que se ha elegido este material, su ligereza no tendrá un impacto excesivo en la estructura. : Economía: la ejecución de los materiales se ve disminuido drásticamente a los de un sistema de construcción habitual, al poder preparar todo en fabrica, y aunque el coste de las telas puede ser mayor, la mano de obra necesaria se ve reducida. · Confort visual: la tela elegida ha de cumplir con un aspecto de ligereza y ser lo mas translucido posible para poder crear esa piel de la vivienda sin esconder todo lo que sucede abajo, pero con cierto grado de privacidad. · Aislamiento térmico y acústico: más que cumplimentar con las normas establecidas por el código técnico, se busca el confort en todos sus aspectos en el interior de la vivienda en la mayor medida posible. · Sostenibilidad: la vivienda se caracteriza por tener un mínimo impacto en la localización donde se sitúa, por lo tanto, la envolvente no puede quedarse atrás. Se toma especial atención en la fabricación y confección de materiales y es un factor clave en cuanto a la elección de uno u otro.

4

Debido a la homogeneidad de toda la envolvente, se decide crear unas perforaciones en la parte superior, con el fin de crear un juego de luces y sombras en el interior de la vivienda, destacando así la incidencia solar.

Además se aprovecha estos huecos para generar la ventilación natural de las zonas humedas.

3

2

1

1. Capa exter 2. Acabado interior 3. Aisla 4

28 SISUHouse

Las membranas de la envolvente se cortan a medida y se preparan en taller, anclando a sus esquinas unas planchas de acero donde se sueldan los anclajes. Estos anclajes se fijan a los extremos de los perfiles tubulares del sistema estructural, es decir, a los elementos a compresión de la tensegridad, mediante pieza especial de acero diseñado para cada nudo. De esta forma rigidiza más la estructura y se puede colocar de forma correcta la envolvente. Una vez situada, se añaden unos perfiles extruidos de aluminio, material elegido debido a su ligereza, que se apoyan en los cables tensores de la estructura.

Pasando un perfil tubular de PVC por los extremos del textil, esta se fija a los perfiles de aluminio a la vez que estanca la superficie. Este proceso primero se hace en la cara interior de la envolvente, para poder situar el aislamiento entre ambas superficies. Una vez posicionada esta, se repite el mismo proceso, pero esta vez con la cara exterior.

En las esquinas de los tensores, se genera un espacio abierto que se cierra mediante una especie de paraguas conformada por la misma tela que la capa exterior, y que se termo suelda en su encuentro con las telas y perfiles de aluminio, de esta forma se garantiza la estanqueidad de la envolvente.

rior, textil Serge Ferrari: Xtrem TX30 V, 1.14mm. r, textil Serge Ferrari: Lighting 1202 HT, 0.78mm. amiento, TIMax GL, 100mm (56mm comprimido) 4. Perfil, aluminio extruido.

5. Puño, perfil acero, 5mm.

6. Tensor, acero.

Siguiendo las formas geométricas de la envolvente se diseñan las ventanas y entrada principal, todas con la mayor superficie de cristal posible para dotar a la vivienda de una gran luminosidad y de un aspecto liviano. El marco de ellas se resuelve mediante una estructura de acero de perfil U160, dotándolas de rigidez y permitiendo introducir el perfil de aluminio de la envolvente en ella. Para garantizar la ventilación natural, únicamente se dejan fijos los cristales de mayor tamaño.

Gama productos

Como gran referente en fabricantes de textiles para arquitectura y otras aplicaciones, se decide trabajar con las membranas de Serge Ferrari. Tras una investigación a fondo de su pagina web, nos pusimos en contacto para obtener más información sobre los productos que ofrecían. A partir de las exigencias de la vivienda planteada, y con ayuda de la empresa, se decanta por dos posibles gamas, Flexlight y Frontside.

Alphalia Batyline Biobrane Decolit Flexlight Frontside Protect Soltis Stamoid Stamskin

Perform Advanced Xtrem Lighting

Perform

“Las membranas composites de la gama Flexlight responden a los criterios de durabilidad y resistencia de las envolventes de pabellones y estructuras modulares expuestos a condiciones climáticas severas. Son fabricadas siguiendo criterios de calidad rigurosos que aseguran una larga duración y acabado de los trabajos.”

“Las mallas de la gama Frontside visten de manera estética sus fachadas al mismo tiempo que ofrecen numerosas ventajas: protección térmica, confort visual, transparencia, durabilidad. Su ligereza combinada con una gran resistencia permite que puedan ser utilizadas en cualquier tipo de fachada, en obra nueva o renovación.”

Peso (g/m2)

Espesor (mm)

Ȝ (W/mK)

IR (dBA)

Transmisión luz (%)

SRI (%)

950 1500 1500 1050

1.14 1.14 1.14 0.78

0.133 0.133 0.133 0.133

12 16 16 14

6 7 9 24

85 90.1 87.5 -

Advanced

Durabilidad Clasificación Resistencia a (años) tracción (daN/5cm) fuego 560/560 1000/800 1000/800 560/560

10 15 20 12

Xtrem

B1 B1 B1 B1

Color Blanco Blanco Blanco Translúcido

Lighting

En cuanto a la elección de capas y materiales, se trabaja con un sistema de doble capa para incrementar los valores de aislamiento acústico y térmico. Se tiene en cuenta que la capa exterior siempre será de un mayor grosor por estar expuesto a la intemperie y evitando así un calor excesivo en el interior. En cuanto a la capa interior, puede ser una membrana más fina y traslucida, permitiendo así una incidencia de luz solar mayor.

Sin embargo, en cuanto al confort térmico, no basta con poner únicamente las dos capas textiles y una cámara de aire, sino que necesita de un aislamiento para alcanzar ese confort interior. Para ello se realiza una investigación de materiales aptos para esta solución en concreto. Se decide por el aislamiento térmica de la marca TIMax GL, constituido por fibras de vidrio muy finas unidas por un aglutinante estable a la luz y radiación UV. Es un material translucido muy ligero que aporta al cerramiento un incremento de su capacidad aislante, aparte de proporcionar una luz homogénea y casi sin sombras que reduce el aporte de energía solar y protege contra el recalentamiento en verano. Debido a su apariencia atractiva, se decide por una capa interior translucida (Lighting). En cuanto a la capa exterior de textil, tal como se ha comentado antes, esta ha de ser lo más opaco y grueso posible, por lo que se usa la tipología Xtrem.

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TIMax GL

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Capas

Xtrem Timax Gl Ligthting

e (cm)

e (m)

Ȝ (W/mK)

R (m2K/W)

0.114 20 0.078

0.00114 0.20000 0.00078

0.133 0.1 0.133

0.0086 2.0000 0.0059

RT (m2K/W)

U (m2K/W)

2.1844

0.4378

SISUHouse 29

Bloque A: baño y cocina

Las zonas húmedas pertenecientes a la vivienda, tales como los baños y la cocina, se proyectan como unos bloques independientes y autosuficientes, es decir, todas las instalaciones de salubridad se localizan aquí, dejando libre las fachadas de la vivienda.

Con esto se compatibiliza el uso con la estructura. Otro factor clave a destacar es la construcción en seco de estos módulos, una norma que se rige en todo el proyecto, debido a su rapidez de ejecución, los pocos desperdicios que se pueden generar en obra y a que son construcciones más sustentables ya que no necesitan de enormes cantidades de energía y agua durante el proceso constructivo por lo que tienen una huella de carbono significativamente menor que otras obras.

Para el proyecto se diseñan dos bloques; uno primero también denominado A que se encuentra en la planta baja. está compuesto por un baño completo con lavandería, y cocina en su pared exterior. Además, este modulo permite una entreplanta en su forjado superior, aprovechando ese espacio tanto de estudio/ habitación de invitados como de paso a la planta primera. El segundo bloque “B” esta conformado por un baño completo situado en la primera planta y que da a la habitación principal de la vivienda.

En cuanto a la iluminación natural dentro del bloque, se proyectan unos huecos en formas orgánicas en armonía con los cantos redondeados. Estas se generan a partir de corte laser en unos paneles de madera contrachapado de 25 mm de espesor. En la cara interior se sitúa una plancha de metacrilato que impide la salida de olores y humedad a la vivienda, además, se decide por este material debido a su ligereza en comparación con otro como podría ser el vidrio.

La pared exterior del bloque, siendo este estructural y por lo tanto necesario para soportar el forjado de la planta primera, se ve forrado aludiendo a las mismas formas ya empleadas pero esta vez en sus dos lados y dejando el hueco abierto. De esta forma se crea un aspecto mas ligero en la pared, permitiendo el paso de luz en la esquina que se ve generada, además, permite el paso del aire.

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8

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5

La pared del bloque se ha construido a partir de un entramado de madera, donde se ancla en su parte exterior unos paneles de madera con la peculiaridad de que, gracias a unas ranuras en la parte interior, permite hacer las curvas del proyecto. En cuanto a las capas interiores se posicionan dos placas de yeso hidrófugos y un acabado de pintura impermeable en las zonas no húmedas, y acabado de PVC estanco en la zona de la ducha. En su parte superior, se posiciona una barandilla compuesta por el mismo entramado de madera y acabado en ambas partes mediante el mismo panel de contrachapado de madera.

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De

tall

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De

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15 Acabado exterior; panel contrachapado estructural

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14 Acabado exterior; Contrachapado de madera estructural

13 Acabado interior; PVC estanco

12 Acabado interior; Pintura blanca impermeable

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1. Montante, madera estructural de pino, 160x120mm.

2. Montante, madera estructural de pino, 120x80mm.

3. Montante, madera estructural de pino, 80x60mm.

4. Viga, madera estructural de pino, 150x80mm.

5. Viga, madera estructural de pino, 120x80mm.

6. Viga, madera estructural de pino, 100x80mm.

7. Travesaño, madera estructural de pino, 100x80mm.

8. Travesaño, madera estructural de pino, 120x60mm.

9. Travesaño, madera estructural de pino, 80x80mm.

10. Travesaño, madera estructural de pino, 80x60mm.

11. Acabado interior, placa de yeso, 12.5mm.

12. Acabado interior, pintura impermeable blanco.

13. Acabado interior, PVC estanco, 8mm.

14. Acabado exterior, contrachapado de pino estructural, 21mm.

15. Acabado exterior, panel contrachapado estructural, 30mm.

16. Estructura de escalera, plancha de acero, 10mm.

17. Aislamiento, panel de cáñamo, 80mm.

14 3

Sistema estructural: entramado de madera

La escalera que da a la entreplanta esta diseñada siguiendo el concepto de peldaño partido y cumpliendo con todas las exigencias. La estructura principal de los peldaños es de acero en perfil hueco soldado entre si para crear la forma. Ésta a su vez está soldada a las dos placas laterales, una primera que sirve de unión entre los peldaños minimizando los movimientos y vibraciones que se pueden generar al pisar; y una segunda que conforma la estructura principal de la escalera. Ésta se ha diseñado en forma de L teniendo así un gran apoyo en su base además de contrarrestar el vuelco que se podría generar. Esta se introduce debajo del entramado de madera del bloque de la cocina y baño quedando así oculto debajo del pavimento del baño. Por último, se ancla la escalera a la parte superior del entramado de madera y se sitúa una viga de atado en este mismo punto evitando el vuelco en su totalidad.

Los sistemas de entramado ligero se basan en la repetición de elementos de madera colocados a una distancia de 40cm entre ellos aproximadamente. Permiten una gran flexibilidad a la hora de fabricarlos, una alta velocidad de construcción y una ejecución sencilla. Se ha usado cola de milano en todos los encuentros tal como se puede ver en los detalles. La madera es de tipo estructural, en concreto, pino de clase C16. Para este bloque en concreto, primero se construye la parte baja y, una vez rigidizado con el revestimiento de contrachapado, se posiciona el sistema estructural de la barandilla.

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x7

12.2

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2.1 8.0 2.1 8.0

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223.5

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2.1 8.0 2.7

Escala 1 10

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Detalle 3

2.1 8.0 2.7

2.7 8.0 2.5 0.8

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Detalle 1

Detalle 2

SISUHouse 31

Bloque B: baño

La bajante se sitúa en una esquina del baño, permitiendo su conexión con el baño de la planta baja. Esta sobresale del bloque y llega hasta la envolvente con el fin de permitir la ventilación primaria.

Para permitir el paso de luz natural al interior del baño, se plantean dos soluciones; una primera es realizar un corte transversal en una de las esquinas del bloque y posicionar una plancha de metacrilato a modo de cierre para evitar la salida de olores y humedad a la vivienda. Además, con este corte, se permite situar el bloque mas cercano a la envolvente, pudiendo aprovechar mejor el espacio de la planta primera.

Una segunda solución es aprovechar el techo como un lucernario. Para ello se introduce una plancha de madera contrachapado de 16 mm de espesor con una forma orgánica que se logra mediante el corte láser. La celosía resultante filtra la luz natural al interior de una forma mágica. El hueco que queda libre en el entramado de madera, se aprovecha para situar la iluminación artificial.

Todas las puertas son a ras de pared, e cualquier elemento exterior como tapajuntas, por lo que necesita que se marco especial permitiendo que se disim pared con discreción. Con el acabado madera que forra los bloques, no se a simple vista y pasan a formar parte de

La pared del bloque se ve conformado principalmente por un entramado de madera, donde se ancla en su parte exterior unos paneles de madera con la peculiaridad de que gracias a unas ranuras en su interior, permite hacer las curvas del proyecto. En cuanto a las capas interiores se posicionan dos placas de yeso hidrófugos y un acabado de pintura impermeable en las zonas no húmedas, y acabado de PVC estanco en la zona de la ducha.

En el interior de la pared se instala el aisamiento.

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12 Acabado interior; Pintura blanca impermeable

14 Acabado exterior; Contrachapado de madera estructural

15 Acabado exterior; panel contrachapado estructural

32 SISUHouse

En cuanto a la barandilla de la planta primera, lo podemos dividir en dos tipologías; una más opaca y otra lo más translucida posible. La barandilla opaca esconde una cercha de madera que rigidiza la estructura de la planta primera, disminuyendo movimientos y flechas en ella. Además, con un ancho de 50 cm, se ha diseñado como un armario bajo aprovechando al máximo el espacio disponible. En cuanto a la barandilla q al resto de la vivienda, se ha decidido por una estructura de acero acabado en planchas de metacrilato, dando transparencia y permitiendo la vista a toda la vivienda desde la planta primera. Este material, al ser mucho más ligero que el cristal y también más flexible, tiene un menor impacto en la estructura metálica de la planta y, además, permite que los movimientos no afecten negativamente en la barandilla.

De

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Detalle 1

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Acabado interior; PVC estanco

2.1 8.0 2.7 12.8

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Sistema estructural: entramado de madera La escalera de acceso a la planta primera tiene varios puntos a destacar. Para empezar, es una escalera a peldaño partido, disminuyendo su longitud a la mitad aproximadamente con la finalidad de ocupar el mínimo sitio posible. Además, es flotante, es decir, se encuentra apoyado en la estructura metálica de la planta primera pero no toca en ningún momento el bloque inferior, lo que lo hace compatible con los movimientos que se pueden generar en la estructura. Aún así, se ha diseñado teniendo en cuenta todos los parámetros en cuanto a su accesibilidad.

exentas de marco o instale un mule en la o igual a la aprecian a ello.

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x23

1. Montante, madera estructural de pino, 160x120mm.

2. Montante, madera estructural de pino, 120x80mm.

3. Montante, madera estructural de pino, 80x60mm.

4. Viga, madera estructural de pino, 150x80mm.

5. Viga, madera estructural de pino, 120x80mm.

6. Viga, madera estructural de pino, 100x80mm.

7. Travesaño, madera estructural de pino, 100x80mm.

8. Travesaño, madera estructural de pino, 120x60mm.

9. Travesaño, madera estructural de pino, 80x80mm.

10. Travesaño, madera estructural de pino, 80x60mm.

11. Acabado interior, placa de yeso, 12.5mm.

12. Acabado interior, pintura impermeable blanco.

13. Acabado interior, PVC estanco, 8mm.

14. Acabado exterior, contrachapado de pino estructural, 21mm.

15. Acabado exterior, panel contrachapado estructural, 30mm.

16. Estructura de escalera, plancha de acero, 10mm.

17. Aislamiento, panel de cáñamo, 80mm.

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Escala 1 10

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2.1 8.0 3.3

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Los sistemas de entramado ligero se basan en la repetición de elementos de madera colocados a una distancia de 40cm entre ellos aproximadamente. Permiten una gran flexibilidad a la hora de fabricarlos, una alta velocidad de construcción y una ejecución sencilla. Se ha usado cola de milano en todos los encuentros tal como se puede ver en los detalles. La madera es de tipo estructural, en concreto, pino de clase C16. Para este bloque en concreto, primero se construye la parte baja y se rigidiza con el revestimiento de contrachapado.

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Detalle 3

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21/06

Instalaciones y eficiencia energética

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Oeste

Este

El diseño de la vivienda está enfocado a mejorar la eficiencia energética y el confort dentro de la vivienda. Para ello, se utilizan diferentes estrategias de construcciones pasivas; por un lado, con el fin de mejorar la climatización en verano sobre todo, época del año más agresiva en esta ubicación, se utiliza la ventilación cruzada. Se aprovecha el viento dominante para generar dos aperturas en cada extremo de la casa, y aprovechando que el aire caliente tiende a subir, se genera también una apertura mecánica en la envolvente superior. Para mejorar y enfriar más ese aire, se dispone la piscina natural justo delante de la casa en esta dirección.

Por otro lado, las aperturas buscan la incidencia solar en invierno y en las primeras horas del día, mientras que la fachada oeste, la más perjudicial en verano, se intenta cerrar al máximo, y se diseña para que la vegetación ayude a bloquear al máximo la incidencia solar.

0.80 1.35

34 SISUHouse

Con el fin de aprovechar las pocas, pero intensas precipitaciones de la zona, se diseña un sistema de recogida de agua para riego. Para ello se aprovecha la pieza 2.1 para generar una inclinación hacia el interior, de tal manera que gran parte del agua que cae en la envolvente va a parar aquí. Mediante una tubería, se lleva el agua a un deposito subterráneo, desde donde se distribuirá a la zona del huerto.

Para aprovechar al máximo la orientación de la vivienda, se realiza un análisis de la radiación solar en toda la envolvente. De esta forma se establecen los puntos más desfavorables de las diferentes orientaciones, eligiendo junto con la superposición de otros factores, la disposición óptima. Además, gracias a ello se puede observar las zonas que deben ser más protegidas respecto al sol de verano, y las zonas de la vivienda donde generar más aperturas.

kWh/m2 1990.68 1791.61 1592.54 1393.47 1194.41 995.34 796.27 597.20 398.14 199.07 0.00

tv

EN PROCESO

Escala 1 100

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sisuhouse ¿Qué?

Un proyecto sobre la aplicación de un sistema estructural de tensegridad en la vivienda.

¿Por qué?

Porque, hasta el momento, no se ha aplicado este tipo estructural en su totalidad en la edificiación y, por lo tanto, se trata de un proyecto de innovación.

¿Cómo?

A partir de una profunda investigación a través de múltiples piezas de tensegridad con el fin de establecer compatibilidades con espacios funcionales de una vivienda. Tras dicha investigación genérica, se ha procedido a desarrollar el proyecto en un segundo nivel donde las volumetrías van adquiriendo mucho más carácter, los espacios empiezan a hacerse más fluidos y se hace hincapié en la habitabilidad y el confort de la vivienda. En un tercer nivel, se desarrolla el sistema estructural en profundidad, junto con la envolvente y sistema de instalaciones.