Doctor Arquitecto

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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.



sábado, 23 de noviembre de 2013

Bóvedas y Láminas Cilíndricas


Este post está dedicado a una superficie, el cilindro, que bajo condiciones de apoyos distintas, funciona de forma diferente y sirve para tipologías arquitectónicas totalmente distintas. 
En el dibujo de arriba, tenemos una serie de naves cubiertas con bóvedas sobre pilares y vigas. Estructuralmente la bóveda de cañón no es mas que una sucesión de arcos adosados, con sus ventajas e inconvenientes.
En el dibujo de abajo tenemos un espacio rectangular con su lateral libre y su frontal ocupado por los apoyos de los cilindros. No hay pilares interiores. Estructuralmente cada cilindro no es más que una viga de sección semicircular que se apoya en sus extremos; también tiene sus ventajas e inconvenientes.
Estructuralmente diferentes y con una propuesta espacial y de contorno diferentes, con un punto de contradicción, (¿cultural?), en la propuesta de la lámina cilíndrica.
Los esquemas de abajo inician la discusión de su funcionamiento que desarrollamos a continuación.

jueves, 21 de noviembre de 2013

INERCIA, FORMA Y VECTOR: TIPOLOGIAS ESTRUCTURALES BASICAS

Publicaciones de tipologías estructurales hay muchas y muy buenas, nosotros en este post vamos a centrarnos en las estrategias que definen los tres sistemas básicos:
Inerciales, Formales y Vectoriales.
Durante la primera década de este siglo, los tres sistemas se han desarrollado, ampliado y mezclado al límite, pero no han aparecido nuevas tipologías debido posiblemente a la falta de nuevos materiales.

La aparición a finales del siglo XIX del acero laminado y el hormigón armado hizo posible estos sistemas que han sido desarrollados por ingenieros y arquitectos durante mas de 120 años. La exposición no va a ser exhaustiva sino centrada en las cuestiones que creo fundamentales.



martes, 19 de noviembre de 2013

Cambios de Escala. Estructuras y Maquetas.

Maqueta de Bramante para San Pedro
Siempre he dudado que se pueda sacar conclusiones estructurales de las maquetas; sin embargo he trabajado en el laboratorio de estructuras de la ETSA de Sevilla, aplicando la teoría de modelos para sacar conclusiones sobre la viabilidad de estructuras que entonces no podíamos calcular de otra manera. Mis compañeros en la ETSA Félix Escrig y José Sánchez trabajan habitualmente con maquetas, eso si de barras y para estructuras ligeras, quizá es que soy poco habilidoso.

En este post me interesa hablar del cambio de escala de soluciones estructurales a partir de maquetas o de edificios construidos.

Tipologías Estructurales y su Comportamiento Dinámico.

El objetivo de este post es estudiar y comparar tipologías estructurales básicas a partir de su comportamiento dinámico. Para ello voy a usar un número simple y al alcance de cualquier programa de análisis estructural: El Período de Oscilación.

Las estructuras vibran de forma natural ante cualquier carga o aceleración instantáneas. El cálculo  dinámico usa el análisis de los modos de vibración naturales (Análisis Modal),  de los edificios, para calcular las estructuras ante cargas dinámicas; no me interesa ahora el cálculo ante cargas dinámicas, sino sólo el análisis de los modos de vibración naturales.



Predimensionado y Diseño de Estructuras

La relación entre los métodos de predimensionado y el diseño de estructuras es indiscutible. En este post vamos a hacer un repaso de los métodos de predimensionado, desde los tradicionales, los que podemos hacer con la tecnología actual y los que podremos hacer con los programas actualmente en desarrollo . Pasado, Presente y Futuro podría haber sido el titulo del post.

Todos estos métodos necesitan para su correcta aplicación un conocimiento teórico y práctico de las estructuras. Además como vamos a ver este conocimiento incluye el diseño de modo fundamental.

Divido el predimensionado en cuatro grandes bloques:

-Predimensionado empírico con formulas racionales.
-Predimensionado en base a Análisis de Esfuerzos o Deformaciones en Modelos Simplificados.
-Predimensionado Iterativo en Modelos Informáticos.
-Predimensionado Paramétrico.



lunes, 18 de noviembre de 2013

Envolventes Estructurales en Estadios




Continuo con la serie de post dedicadas a nuevos Estadios que comenzó con una clasificación tipológica(Estadios Olímpicos y de Futbol) y continuó con el análisis del GreenPoint.  En este post me voy a centrar dentro de la planta oval a los estadios con envolvente estructural, de los cuales adjunto algunos ejemplos.
El modelo que voy a analizar es el propuesto por A.Speer para la World Cup 2022 en Qatar.

Se trata de una propuesta que usa una lamina oval con anillo de compresión, discretizada con arcos metálicos en malla diagrid. En principio podemos decir que el anillo comprimido sirve de apoyo a la malla diagrid principal, y que es necesaria una malla secundaria que se apoye en la principal. El análisis parte de cómo funciona la superficie en si misma y cuales son las posibilidades de discretización.






sábado, 16 de noviembre de 2013

Green Point Stadium.

Publiqué en este Blog un post sobre los estadios construidos y proyectados durante el siglo XXI, bajo el titulo Estadios Olímpicos y de Fútbol. Se trataba de establecer una clasificación tipológica, dejando aparte los estadios de carácter urbano y los construidos y proyectados según la tendencia de finales del siglo XX en la que predominaba las cubiertas tensadas.

El Green Point aparecía en el grupo de estadios con cubierta apoyada en un anillo exterior de compresión y uno interior de tracción. Su estructura es: Ligera, Fácil de montar e Integrada en el proyecto arquitectónico. La cuestión de la evacuación de aguas tiene un papel importante en la definición geométrica, el alabeo de la cubierta es mas una cuestión constructiva y de proyecto que estructural como vamos a ver en el análisis estructural que realizamos a continuación.
                                                                      Green Point Stadium. Cape Town
GMP Architeckten and Louis Karol Architect
Structure: Schlaich bergermann & partner
Fuente: Google Panoramio.. R.Tomas

viernes, 15 de noviembre de 2013

Tipologias Estructurales de Estadios

En los últimos diez años las tipologías de los estadios olímpicos y de futbol, han evolucionado y numerosos proyectos en Sudáfrica, China, Qatar, Brasil etc,, han desarrollado y mejorado las soluciones clásicas.
La planta ovalada se ha impuesto incluso en los campos de futbol, dando preferencia a la continuidad del graderío. Hay una tendencia clara a la unificación de fachada y cubierta.
Básicamente tenemos que cubrir un espacio de dimensiones medias de 250 por 200 metros con un hueco central de dimensiones medias de 130 por 70.
En este post vamos a centrarnos en la solución estructural de cubierta y fachada. Vamos a dejar aparte algunas cuestiones sobre la diferencia entre los dos usos mencionados, las diferencias de altura en los graderíos y los usos y las soluciones diversas bajo los graderíos.

En este primer análisis hemos clasificado las soluciones construidas en cuatro tipologías, esquematizadas sobre una planta tipo
                                                        Al Wakrah Stadium en Qatar. Alber Speer and Partners Architects
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miércoles, 13 de noviembre de 2013

Fazlur Khan. Fachadas Estructurales en Rascacielos.

Cuando Fazlur Khan, ingeniero de la consultora SOM de Chicago, dijo que se podía convertir los muros cortinas reticulados de Mies en la estructura principal de los Rascacielos, inauguró la etapa de renovación de las tipologías estructurales de edificios en altura.


A la estructura compuesta por cuatro fachadas estructurales compuestas por un emparrillado de vigas y pilares con distancias regidas por la altura de planta y el módulo de ventana la llamó Tubo Exterior.



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El Contacto de los Rascacielos con el Espacio Urbano




El contacto de un rascacielos con el espacio urbano es un problema arquitectónico que parece independiente de las cuestiones estructurales, sin embargo no es así. La imagen del World Trade Center en Manhattan, creo que lo muestra claramente que el margen de maniobra del diseñador era muy escaso; En este post vamos a analizar esta cuestión.


Las tipologías estructurales definidas en el post Las Plantas de los Rascacielos va a ser la herramienta de análisis. Solamente dos tienen relevancia para este tema: El Tubo Exterior y las Superestructuras, ambas sitúan la estructura principal en el perímetro del edificio, la primera coarta el diseño en la base y la segunda lo facilita, permitiendo incluso que el espacio urbano fluya a través del edificio. El Tubo Interior ya vimos que deja un amplio margen de maniobra tanto en sección como en fachada y por supuesto a nivel de la planta principal.