Doctor Arquitecto

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jueves, 12 de diciembre de 2013

SANAA. NEW MUSSEUM. NEW YORK. La Habilidad de Hideo Sasaki.



Perspectiva y modelo de la estructura
Vista del Edificio,  Sección y Maqueta
Dijo una carga a otra, yo me bajo en esta planta.

Y la segunda le contesta, cual es el camino, con esta estructura tan complicada

Aparece una tercera que les dice: Si subes a la planta sexta en la esquina de la izquierda encontraras un camino seguro, para bajar…

El Dialogo de las cargas, se basa en un aforismo de Felix Escrig.(En cursiva en el texto).
No tengo más comentarios que hacer.

Plastiacero

En este post interesa definir las propiedades más importantes de un material estructural. Si analizamos: la Resistencia, Módulo de Elasticidad E, Densidad D, Inercia I, Módulo de Poison etc., llegamos a la conclusión que el Módulo E rige las deformaciones conjuntamente con la Inercia I que se conjuga con la densidad D.
Por ejemplo el acero pesa bastante más que el hormigón, sin embargo su fuerte módulo E, hace que obtengamos estructuras mas ligeras.

El producto EI es básico en el diseño de estructuras pues gobierna las deformaciones.

Los Nuevos Materiales cerámicos, vidrios metálicos, polímeros etc. Se han incorporado a la construcción y a las instalaciones en arquitectura, sólo el hormigón ligero se usa ya en forjados como material estructural consiguiendo un ahorro de peso del orden del 40% con resistencias y Módulo de Deformación similares a un hormigón normal. Para el mismo producto EI ahorramos peso, o para el mismo peso aumentamos bastante el producto EI consiguiendo mayores distancias en losas apoyadas  y voladizos.

En la serie Dune ciencia ficción, F. Herbert describe un material al que llama Plastiacero o Platz, que conjuga las propiedades resistente del acero y la moldeabilidad y propiedades higrotérmicas de los plásticos.
Este material fue usado en la última entrega de Stars Wars para los robots, con otra finalidad.
Se trata de un material resistente como el acero pero mas ligero. Es una concepción de los materiales mas ligada a la industria, aeronáutica, automovilística etc. que a la construcción.
Las necesidades son distintas y las innovaciones también incluso en la ciencia ficción.

Podíamos definir el Platz en la arquitectura como un material con un elevado módulo de deformación E y baja densidad D, moldeable y resistente de forma homogénea, capaz de producir otras formas estructurales.
Basándonos en lo conocido, las losas en voladizos pesarían menos y el vuelo sería mayor, podríamos construir torres con tubos exteriores de platz, más altas, liberando la planta.
Los diseños orgánicos de Le Ricolais o Sasaki que hemos visto en otros posts serían más sencillos de construir. Etc.

Nota: En las estructuras formales basadas en su geometría, hay que sustituir la inercia I por el radio de curvatura R, de modo que nos interesa mas el factor E/R que el producto EI.

miércoles, 11 de diciembre de 2013

Semblanza de Félix Escrig Pallarés

El reciente fallecimiento de Félix Escrig Pallarés nos ha ha dejado un poco huérfanos a compañeros y discípulos; él guió mis primeros pasos en el mundo de las estructuras. Como Profesor de la Escuela de Arquitectura nos enseñó mas geometría y dibujo que cálculo, como compañero en la docencia nos enseñó a querer a los alumnos, cuando dirigió mi tesis doctoral me enseñó a disfrutar escribiendo para los demás, pero no consiguió introducirme en su mundo de maquetas y estructuras ligeras y móviles, eso no. De todos sus obras, dibujos, libros y patentes he escogido colocar como comienzo de este pequeño recuerdo una fotografía de él manipulando una de sus incontables maquetas de Estructuras Ligeras.
Hace un año me dejó una serie de Aforismos Estructurales casi greguerías a la manera de Ramón Gómez de la Serna.

Transcribo literalmente algunos de estos Aforismos con mis comentarios, creo que es la mejor manera de recordar a mi maestro y amigo.


La Línea mas corta entre dos puntos es la que va cuesta abajo.
De una conversación con Frei Otto y Heinz Isler, de otro modo “fuerza que tengas que bajar, no la subas primero”.

¿Sabes que el papel extendido resiste mas si esta tenso?
No confía en los elementos pasivos, prefiero la cuerda tensa que el bastón apoyado.

Cuanto mas rígido peor funciona en la vida y en las estructuras.
Confía en la flexibilidad , aunque sabe que no es una regla general.

El Arco simboliza la solidaridad entre las piedras, si no colaboran no funciona.
Le gustaba mas el cable que el arco, pero no olvidó su época de investigaciones en el gótico.

La curva es la trayectoria ideal para las fuerzas, ¿alguien vio alguna vez un gráfico de isostáticas rectas?
Es quizá el aforismo que mas lo identifica como diseñador de estructuras.

El Terremoto llegó al edificio y le propuso: ¿Bailas conmigo?
Otra vez la flexibilidad como parámetro de diseño estructural.

Siempre me he preguntado cuando una fuerza llega a una bifurcación como sabe cuál es el camino.
Sabía perfectamente que elige el camino mas cómodo y se lo facilitaba.

Que tozudos son los programas de cálculo cuando les dices lo que tienen que obtener.
Calculista mucho antes de que existieran programas de cálculo accesibles y rápidos. Cuando los hubo ya era un diseñador experimentado que no los necesitaba.

El mejor diseño no debe ser complejo. Si a tus primeros tanteos le restas lo que sobra y terminas por no poder quitar nada más, tal vez hayas encontrado la solución óptima.

Felix Escrig Pallarés. Doctor Arquitecto, fue Catedrático y Director de la Escuela de Arquitectura de Sevilla.

Conversaciones con James Stirling

Sección del club Rusacov. V. Menicok
Laboratorios U. Leicester. J.Stirling
Llegué a Oxford para entrevistar a un arquitecto que me intimidaba. El carácter de James Stirling podía dificultar el objetivo de la reunión, que era obtener información para mi tesis doctoral que trata de la influencia del diseño estructural y el proyecto arquitectónico.

Mi tío Miguel, profesor de la Escuela de Arquitectura de Sevilla, donde sigue dando clases, conocía a Stirling, sus obras y proyectos le apasionaban, todos, menos los que hizo en los ochenta influenciado por las teorías postmodernas de Leon Krier. Mi tío estaba convencido de que el arquitecto escocés, maestro de Foster y Rogers, admirador del constructivismo ruso, me aclararía muchas dudas, puesto que la estructura es importante en la obra de sus discípulos y en la de arquitectos constructivistas como Melnikov.




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domingo, 8 de diciembre de 2013

La Magia de las Estructuras.

Centro Cultural de Filipinas, de Leandro Locsin
La ingravidez del edificio que vemos en la imagen, es posible gracias a la habilidad del arquitecto y del ingeniero estructural, de la misma forma que vimos como Siza en Viana do Castelo, escondía la planta estructural con un hábil manejo de la escala, aquí L.Locsin hace lo mismo y lo potencia con juego de luces y sombras, podríamos llamarlo ilusionismo.
En este Post voy a analizar otros tipos de soluciones sorprendentes, pero específicamente estructurales.
Concretamente tres:
La Geometría produce estructuras insólitas, en este post veremos una de ellas.
Las Estructuras en Flexión, tienen recursos ocultos que pueden mejorar su comportamiento.

Existen técnicas especiales, como el Postensado que reducen dramáticamente los espesores de los elementos estructurales.

Diseño y Junta Estructural.

Facultad de Historia de James Stirling,
Unidad de Habitacion de Le Corbusier,
Caja Granada, de Alberto Campo Baeza
Centro Pompidou de R. Roger y Piano
Escribir en un blog de tipologías estructurales acerca de la Junta Estructural, puede parecer baladí, pero no lo es, puesto que una junta estructural divide un edificio en dos; por lo tanto si afecta al diseño. Vamos a analizar la cuestión desde el punto de vista térmico, sísmico y viento, incidiendo en los casos que los que la unidad del proyecto queda afectada.
Podemos necesitar una junta por cuestiones de dilatación térmica y por la disposición en planta del edificio con acciones laterales fuertes. El problema surge con fuerza cuando necesitamos sistemas de arriostramientos que hay que duplicar.
La propuesta de este post es que tenemos soluciones alternativas a la junta estructural: El cálculo térmico soluciona el problema de la junta cuando tenemos edificios lineales de gran longitud.
La correcta disposición de los sistemas de arriostramiento, es en el caso de sismo y acciones de viento, esencial para evitar la duplicación de dichos sistemas.
Vamos a analizar cuatro tipos:

Edificios lineales, Edificios de planta cuadrada, Edificios en L y Edificios de grandes luces.

Losas sobre Muros. El Ejemplo de Mies.

En este Post voy a tratar brevemente de losas sobre muros; en concreto sobre una disposición de muros no alineados en la que la distinción entre muros de cargas y muros de arriostramiento (muros pantalla) se diluye.
Como base del post voy a usar la arquitectura del Neoplasticismo, y el ejemplo del Pabellón de Barcelona de Mies Van der Rohe es paradigmático.

En los dibujos adjuntos podemos ver una disposición de muros en planta imitando una pintura neoplástica, una disposición en el espacio de muros y losas y una planta del pabellón de Barcelona. Se trata de usar estos esquemas como base para producir un modelo estructural, solo eso. Por supuesto el edificio de Mies no se apoyaba en los muros sino en los conocidos pilares de acero en cruz, pero el modelo de losa y muros predomina en el Pabellón de Barcelona. 


jueves, 5 de diciembre de 2013

Aalto, Villa Mairea y el Bosque de Pilares.

Imágenes de la monografía sobre Alvar Aalto


Villa Mairea es un exponente clásico de la arquitectura orgánica de Alvar Aalto que buscaba la integración y la imitación de la Naturaleza. La distribución de pilares en esta casa es visualmente aleatoria, es decir sin sujetarse a tramas o crujías. En realidad existe una trama subyacente perfectamente ortogonal en la que se anclan los pilares. Los pilares eran metálicos pero revestidos de madera imitando troncos de arboles.



En este post vamos a analizar un ejemplo sencillo de losa de hormigón apoyada sobre pilares que no se sujetan a trama alguna y que no forman crujías.


viernes, 29 de noviembre de 2013

El Archivo de Indias de Sevilla

Vista del Edificio desde la Catedral
En Sevilla, entre la magnificencia de la Catedral y las delicadezas arquitectónicas del Alcázar, se sitúa este edificio clásico, renacentista,  de mediano tamaño, que esconde tras sus muros una poderosa estructura.
El Rey Felipe II encargó los planos a Juan de Herrera, comenzó a construirse en 1584 bajo la dirección de Juan de Minjares pero fueron Alonso de Vandelvira y sobre todo Miguel Zumárraga quienes transformaron la idea original y ejecutó la brillante planta segunda.

Vamos a analizar a continuación la tipología adoptada de planta baja abovedada y planta alta con cubierta de madera y su transformación.


Palacio de Carlos V. Bóveda Anular del Patio.

Bóveda del Patio del Palacio de Carlos V. Granada.
La Estructura de este edificio formó parte de mi tesis doctoral, allá por los años noventa; entonces no disponía de métodos de análisis tan avanzadas como las de ahora.
La bóveda anular del patio me llamó la atención y me sigue impresionando  por su apoyo en un elegante pórtico de columnas dóricas en su planta baja, con un dintel plano formado por cinco piedras acuñadas formando lo que llamamos un arco plano o adintelado.
Patio circular del Palacio de Carlos V. Granada.
No conocía ni conozco ninguna galería abovedada sobre columnas sin atirantar, la diferencia está en que la ésta bóveda es anular.
En este post vamos a analizar la bóveda e intentar dar una respuesta a su funcionamiento.
En primer lugar usaremos un modelo de elementos finitos tipo membrana, continuo y homogéneo. Es evidente que la bóveda de cantería ni es continua ni es un material homogéneo, pero mas importante aún es que la aparición de tracciones nos invalidaría, en parte, el análisis porque la cantería no soporta tracciones en absoluto.
En segundo lugar usaremos el método del equilibrio, que en obra de fábrica se traduce en el empleo de la línea de presiones, en este caso tropezamos con la doble curvatura de la bóveda que impide un análisis plano.
Por último tengo que decir que un modelo más avanzado basado en elementos finitos tridimensionales con análisis no lineal sigue siendo, por el momento, un método no válido en obra de fábrica.



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jueves, 28 de noviembre de 2013

Estructuras Ocultas: La Catedral de Saint Paul y Santa María del Fiore.

Catedral de Saint Paul. Londres.
Cuando Brunelleschi construyó la cúpula de Santa María de las Flores, cambió la forma de entender las cúpulas. Pasó de ser una solución de cubierta, a liberarse, situarse por encima de la caja mural, flotando sobre el paisaje urbano y convertirse en un símbolo de la ciudad.
Wren adoptó el perfil de la cúpula florentina, disminuyendo de forma apreciable los espesores necesarios.
Se enfrentó a varios desafíos:
Mejorar la solución de Brunelleschi de doble capa y fuerte espesor.

Santa María del Fiore. Florencia
Conseguir que desde el interior se viera una cúpula semicircular, según el deseo de los clásicos como Bramante, que no lo consiguió.
Por último, una cuestión política muy curiosa, convencer al pueblo de Londres y a los propios maestros, albañiles y carpinteros de construir una cúpula similar a la de San Pedro en Roma, en un país fuertemente anglicano.

En esta entrada vamos a analizar las estructuras cupulares en piedra/ladrillo y la compleja y pragmática solución de Saint Paul.
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miércoles, 27 de noviembre de 2013

Estructuras Ocultas: Siza en Viana do Castelo.

Como decía en el post de James Stirling, las estructuras se muestran a voluntad.
La biblioteca de Viana es un edificio singular, de líneas horizontales que en un primer análisis no parece necesitar un gran esfuerzo estructural.
El contraste entre ambas fotografías es evidente.

El edificio oculta con maestría una potente estructura.

Felix Candela y el Hypar

Conocí a Félix Candela en el acto de lectura de mi tesis doctoral, era amigo de mi Director de Tesis. Candela y las láminas siempre han estado en la docencia de la asignatura de Proyectos de Estructuras que imparto, porque el catedrático Rafael López Palanco, discípulo de Torroja y amigo de Felix sentó las bases de Proyectos de Estructuras en la Escuela de Arquitectura de Sevilla. 

Este post está dedicado a la geometría favorita de F.Candela: El Paraboloide Hiperbólico que abreviadamente llamamos Hypar.

El dominio de las láminas de F.Candela se complementaba con su dominio de la geometría. Esta introducción esta escrita sobre un magnifico dibujo del maestro hispano en el que se determina la intersección de varios Hypar. Para comprender el funcionamiento estructural del Hypar es necesario comprender su geometría.
Por lo tanto vamos a analizar primero la geometría, y a partir de ahí las tipologías usadas por F.Candela.

Al final analizamos el funcionamiento estructural de una de sus obras: La Iglesia de San José Obrero. 

martes, 26 de noviembre de 2013

Uso de la Cercha en la Edificación

              Centro Pompidou, París.R.Rogers y R.Piano
La Cercha es un elemento estructural muy estudiado, sobre todo las cerchas para cubiertas de medianas y grandes luces. En este post dejo aparte este uso y me voy a centrar en el uso de La Cercha en edificios:
Cerchas para forjados y Cerchas para soluciones especiales.
La cercha es un elemento muy útil, polivalente; a veces ligero, y otras veces capaz de transportar grandes cargas.
En este blog ha aparecido varias veces como solución para las plantas de transferencias de cargas en los rascacielos, soportando paquetes de 8/12 plantas; Lo he analizado en el post de análisis modal comparándolo con una viga y en el post sobre tipos básicos lo incluía en los tipos vectoriales, definiéndolo como la discretización de una viga.

La cercha de cordones horizontales es la mas compatible con los usos a los que me he referido y es la que vamos a estudiar, básicamente, en este post.

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lunes, 25 de noviembre de 2013

La Geometría y el Mallado de Superficies.

Cúpula Geodésica de B.Fuller. Pabellón USA en la Expo de Montreal.
En este post voy a discutir la discretización con mallas de barras de las cubiertas laminares. Es un tema complejo y amplio, por lo que me voy a centrar en una tipología clásica: La Cúpula Esférica, difícil y compleja de discretizar.

El mallado de láminas ha sido un tema de investigación durante muchos años, y fue en paralelo con el desarrollo del calculo matricial. Las actas de  la International Association for Space and Shell Structures son un compendio de estas investigaciones.


La búsqueda intentaba encontrar un mallado estructuralmente coherente que limitara el número de barras  distintas, en longitud y sección; así como el número de nudos con ángulos de encuentro, entre las barras, diferentes. Otra línea de investigación fue la forma de construir las mallas de barras. Las cuestiones geométricas fueron fundamentales en cada propuesta.

La cuestión del mallado sigue siendo un tema de actualidad, aunque hoy se concibe de otra manera: No se trata de reproducir un esquema de funcionamiento estructural  de laminas superficiales sino de construir modelos basados en el hueco. La pregunta es donde pongo los huecos en una determinada superficie y a partir de ahí obtengo el mallado.

Me voy a centrar en la primera parte de la cuestión. Que tipos de mallados de cúpulas clásicos tenemos y cuales son sus características.

En primer lugar vamos a repasar el funcionamiento estructural de la cúpula esférica. La he elegido como ejemplo por su claridad de funcionamiento estructural y la dificultad de mallarla.