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BioDeLab BioDesign Laboratory

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Andrea Buttarini

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BioDesign Laboratory


ADDA Master in Advanced Design and Digital Architecture BioDesign Laboratory Octubre 2010 - Marzo 2011


Proyecto de Tesis Andrea Buttarini Director ADDA Jordi Truco Arquitecte llicenciat per l’ETSAB. Llicencietura MArch Emergent Technologies and Design en la Architectural Association. Professor Escola Tecnica Superior d’Arquitectura de la Universitat Internacional de Catalunya. Professor de pregrau a Elisava. Profesorado ADDA Jordi Truco / HYBRIDa Marco Verde / Hyperbody TU Delft Luis Fraguada / LaN Marcel Bilurbina / ELISAVA Javier Peña / UPC Santi Pladellorens / ARRK Mireia Ferraté / RO-Botica Sylvia Felipe / HYBRIDa Jordi Sola / EQSi Rubén Hidalgo / ELISAVA David Llorente / ACTAR D Alex Barrio / GROBER

CONFERENCIAS ADDA Javier Peña / Proyecto Mater Sylvia Felipe / Geometry of Natural Patterns Mireia Ferraté / Cyborg Architecture Philip Beesley / Hylozoic Ground Mike Weinstock / Architecture of Emergence Adriaan Beukers / Lightness Jordi Truco / Hybgrid Marco Verde / Performative Proliferations Marcel Bilurbina / Re-Active Systems Santi Pladellorens / Big Fabrication AGRADECIMIENTOS Jordi Truco Fernando Gorka de Lecea DISEÑO Y MAQUETACIÓN Andrea Buttarini DOCUMENTACIÓN GRÁFICA Andrea Buttarini Fernando Gorka de Lecea TEXTOS Andrea Buttarini impresión AGE srl / Urbino - Italia


Introducción

Design Study

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Performative Proliferation

Truco

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Component Definition,

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Eficiencia en Arquitectura /

Genotype

Andrea Buttarini

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Introducción del Curso / Jordi

Autopoiesis, Entorno y Cognición

14 Sobre los Procesos Naturales 18 Form-Finding, Digital Tools 19

Hacia un Enfoque Ecológico

Case Study, Eden Project

62 Form-Finding 68

Proliferated Component System 01

68

Definición Paramétrica

70

Lógica De Conexión

74

Proliferación

80

Proliferated Component

System 02

80

Definición Paramétrica

86

Lógica de Conexión

24

Nicholas Grimshaw

26

Eden Project

34

Buckminster Fuller

100 Proliferación

38

Domos Geodesicos

104 Proliferated Component

38

Sólidos Platónicos y

90

90

Arquimedianos 41

Definición Paramétrica del Eden

Hybrid System

Definición Paramétrica

System 03

104 Definición Paramétrica

108 Proliferación Lineal

Project

112 Modelo Parametrico Digital

54

114 Proliferación

Bubble Soap


Ready to Fabrication Workshop, Delft

Re-active System 162 Proyecto de Actuación 162 Principios

124 Introducción

164 Código de Arduino

124 Combinación de Sistemas

166 Sistema de Actuación

126 Form-Finding

174 Proyecto de Sensorización

126 Definición Componente

174 Prototipo Demostrador

132 Variación Componente 134 Definición Digital

134 Propuesta Arquitectónica 138 Definición Piezas a Fabricar

Thesis Project

142 Fabricación y Montaje 142 Fabricación

150 Estudio de Conexiones y Montaje

182 Propuesta Arquitectónica 182 Estudio del Sitio

184 Desarollo del Proyecto 200 Espacio Expositivo Adaptativo


Introducci贸n


Introducción del Curso JORDI TRUCO

En este postgrado centramos nuestro interés en cómo los organismos biológicos consiguen estructuras emergentes complejas a partir de simples componentes. Las estructuras y formas generadas por los sistemas naturales se analizan y se entienden como jerarquías de componentes muy sencillos (desde lo más pequeño a lo más grande) para ver como las propiedades que surgen de forma emergente son algo más que la suma de las partes. En un mercado exigente y en evolución constante podemos ver que en campos como la ingeniería se utilizan nuevas tecnologías de producción y se explora para crear materiales de última generación, como los composites, que abren nuevas posibilidades de uso y de comportamiento y que contienen la lógica de los materiales vivos. En la arquitectura aún con más razon nos vemos obligados a recuperar esta sensibilidad en la observación y la investigación, y aprender la lección de la naturaleza en el acto de formalizar y metabolizar. Nuestro objectivo es aprender y profundizar en este conocimiento para trasladarlo y aplicarlo al proceso de diseño de arquitectura y el diseño de espacios. Trabajaremos experimentando y aprendiendo de la materia aplicando diferentes técnicas de form-finding, como folding, weaving, pneus, cable nets, y otras. Esta nueva mirada sobre la creación de la forma a travérs del conocimiento de la materia, complementada con el uso de softwares paramétricos y de modelado avanzado nos permitirá producir diseños totalmente innovadores en materia, forma y comportamiento. Centraremos nuestro interés en explorar el diseño de componentes arquitectónico-industriales, su producción, su prototipado, su fabricación con métodos numericos. Se enseñará cómo el límite entre lo natural y lo artificial ( o producido por el ser humano) se ha reconsiderado desde la perspectiva de la ingeniería biomimética. Por este motivo, se cuenta con un profesorado internacional que ha hecho relevantes aportaciones en este campo en las disciplinas de diseño, la ingeniería y la arquitectura contemporánea.

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Eficiencia en Arquitectura ANDREA BUTTARINI

En el año 2000 se estimaba que el 45% de la energía producida, el 50% de la contaminación del aire, el 50% de los residuos generados anualmente y el 50% de los recursos tomados de la naturaleza, se utilizan en la industria de la construcción. La industria de la construcción es uno de los principales protagonistas de la cuestión ambiental, debido a la explotación de recursos materiales no renovables, al uso del territorio, al consumo de energía en relación con todas las etapas del ciclo de vida de un producto de construcción y a la producción de residuos de demolición. En tal escenario, la arquitectura se ve obligada a cuestionarse seriamente sobre el papel que ha ocupado a lo largo del siglo pasado, anteponiendo, en la mayoría de los casos, una explicación formal del significado a la comprensión de dinámicas complejas que rigen un conjunto arquitectónico en relación constante con las personas y con su entorno. La imposición del modelo racionalista generó en el movimiento moderno la búsqueda de una idea de la arquitectura capaz de comunicar sobre todo con sí misma, con asunciones ideativas de diseño basadas en la sensibilidad y en la visión del arquitecto, sin tomar ningún tipo de planteamiento empírico a partir de su ciclo de proyecto. Hay pocos ejemplos de diseñadores que se separaron de esta tendencia y fueron capaces, con brillantes resultados, de abrir un punto de vista completamente diferente, basado en la experimentación como modelo de partida y de autogeneración del producto final. Recuperar este enfoque e integrandolo con en el estudio de sistemas complejos, con los nuevos medios digitales no-lineales, con las nuevas técnicas de fabricación y los nuevos materiales, podemos situarnos en una nueva forma de pensar experimental, persiguiendo otros objetivos, incluyendo la compleja comprensión del medio ambiente y incorporando, en este proceso, el carácter interdisciplinario que tenemos hoy en día, para tener una visión más amplia de los fenómenos que nos rodean y por lo tanto ser capaces de generar respuestas más específicas, más precisas, y más eficientes en términos energéticos. Para hacer esto necesitamos, sin embargo, de una profunda reflexión sobre porque es importante aprender la lección de la ecología que sólo la naturaleza nos puede dar, y esta reflexión puede ser dirigida sólo a través de la observación del comportamiento de algunos de los principios más básicos que la naturaleza pone en acción cada día para seguir su evolución.

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Conceptos tales como autopoiésis, auto-organización, redundancia, morfogénesis, sólo para nombrar algunos, son una parte esencial de este almacén de conocimientos, necesarios para crear una nueva forma de pensar y planificar, lejos del idealismo formal, fin en sí mismo, y sin embargo conscientes de la complejidad de datos y relaciones que gobiernan la vida de una célula, así como la de un mercado financiero o de un entorno arquitectónico. Mediante la biomímesis (de bio, vida y mimesis, imitar), también conocida como biomimética o biomimetismo, que es la ciencia que estudia a la naturaleza como fuente de inspiración, se utilizan las nuevas tecnologías innovadoras para resolver aquellos problemas humanos que la naturaleza ha resuelto, mediante los modelos de sistemas (mecánica), procesos (química) y elementos que imitan o se inspiran en ella. Este método, tiene como objetivo mejorar la calidad de vida de la humanidad y además se basa en la sustentabilidad socio-económicas, mediante el fundamento que la naturaleza es el único modelo que perdura por millones de años. Otro fin importante es el compromiso ecológico que conlleva la biomimesis, de modo que la solución a los problemas ecológicos se encuentra en la inteligencia de la naturaleza; como por ejemplo el modo de filtrar el aire, limpiar el agua y nutrir el suelo. Esto implicaría que los sistemas sociales humanos y económicos, al imitar las soluciones dadas por la naturaleza, estén subordinados al entorno y no al contrario. Luego, a través de técnicas de form-finding, vamos a ver cómo, a partir de elementos simples, se pueden autogenerar estas estructuras complejas capaces de interactuar con su entorno a fin de responder eficientemente a los cambios a que está sujeto. autopoiesis, entorno y cognición A principios de los años 70, y en particular en 1972, Humberto Maturana, más tarde con Francisco Varela, introdujo el concepto de autopoiésis, o sistema autopoiético. Auto, por supuesto, significa “por sí mismo” y hace referencia a la autonomía de los sistemas de auto-organización, y poiesis - del griego poiesis, de ahí la palabra “poesía” - significa “producción”. Así autopoiésis significa “auto-producción”. Varela dice: “Se trata de una red de procesos de producción, en el que la función de cada componente es participar en la producción o elaboración de otros componentes de la red. De esta manera, toda la red continuamente se produce. Es producida por sus miembros y a su vez produce los componentes. En los sistemas vivos el producto de su trabajar es su propia organización.“ La organización de un sistema vivo, explican, es el conjunto de las relaciones entre sus componentes (elementos del sistema) que definen el sistema como perteneciente a una clase determinada (por ejemplo una bacteria, un gato o un cerebro humano). La descripción de esta organización es una descripción abstracta de relaciones y no identifica los componentes. Los autores suponen que la autopoiesis es un patrón general

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de la organización común a todos los sistemas vivos, cualquiera que sea la naturaleza de sus componentes. La estructura de un sistema vivo, por el contrario, consiste en las relaciones reales entre los componentes físicos. En otras palabras, la estructura del sistema es la encarnación física de su organización. Maturana y Varela ponen el énfasis en el hecho de que la organización del sistema es independiente de las propiedades de sus componentes, por lo que una organización se puede traducir en una estructura física de muchas maneras diferentes, a través de muchos tipos diferentes de componentes. Entonces, la autopoiesis se convierte en la combinación de la complementariedad entre la estructura y organización, y el cierre del sistema operativo. La supervivencia del organismo, también implica una relación continua con el entorno que se gestiona con el fin de mantener válidas las condiciones que aseguren sus parámetros vitales: desde este punto de vista, es necesaria una interacción que podría llamarse “inteligente“ con su entorno. El organismo, de lo simple a lo más complejo, por lo tanto, debe ser capaz de “conocer” a dos hechos fundamentales: - ¿Qué sucede en el entorno para actuar en consecuencia. - ¿Qué sucede en el interior del cuerpo para manipular el entorno en consecuencia. Este “conocimiento” de que incluso a la célula más pequeña es necesario para mantenerse en vida, ha llevado al reconocimiento de los aspectos “cognitivos”, como un elemento clave para la comprensión de los organismos vivos, ya sea autopoiesis es el “esquema” fundamental de la vida, “cognición” es su proceso fundamental, es decir, el elemento que permite su desarrollo. Entonces, el proceso de la vida proviene de la co-creación de un sistema autopoiético y el entorno en un proceso que Maturana identifica como cognitivo: “Los sistemas vivos son sistemas cognitivos, y la vida como proceso es un proceso de cognición. Esta declaración se aplica a todos los organismos, con o sin un sistema nervioso.“ Los organismos más simples tienen la capacidad de la percepción y por tanto de la cognición. No ven, pero sin embargo perciben cambios en su entorno: las diferencias entre la luz y la sombra, entre frío y calor, entre mayores y menores concentraciones de ciertos elementos químicos, etc. (Fritjof Capra, 1996). Pero, ¿qué es la percepción? Si tenemos en cuenta los hechos “cognitivos” de una célula que interactúa con su entorno, vemos que se producen a través de proteínas de membrana específicas, dirigidas hacia el exterior y llamadas “receptores”, que recogen información en el entorno al que reaccionan cambiando su conformación espacial y generando una cadena de eventos dentro de la célula a través de proteínas “efectores”, dirigidas precisamente hacia el interior. El acto cognitivo más simple, o si queremos decir el acto “mental” más simple para un organismo, consiste en una percepción o una transformación de su ambiente interno generado a partir de la información capturada en

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Life (a process)

cognition co-emergence

autopoietic unit

the autopoietic structure selects out from the environment its own world; the environment elicits (enacts) the organism’s being

environment

el medio externo. De hecho, esto tiene sentido en la lógica de la vida. Reconocer en abstracto lo que está sucediendo en el entorno no es suficiente: saber lo que pasa en el entorno (la información percibida) debe necesariamente referirse a lo que la información percibida implica para el organismo. Para la supervivencia, la naturaleza ha previsto la necesidad, por lo tanto, de conocer el efecto del entorno sobre el organismo. La percepción del ambiente externo, por lo tanto, no está separado de la percepción del ambiente interior: para conocer el entorno, la “mente” del organismo utiliza el organismo mismo, específicas reacciones que se activan en las funciones de que el cuerpo está compuesto. Así que la percepción no es sólo la percepción de un “objeto” (como se suele entender), pero es el conocimiento de la transformación del organismo en interacción con el objeto mismo. Esta particular interpretación de la cognición como el proceso de la vida se llama “Teoría de Santiago”, y fue desarrollada por Francisco Varela, particularmente en las ciencias de la cognición. Como explicó el investigador y colega de Varela, Pier Luigi Luisi: “El propio ADN no está vivo: tomad y poned el ADN en un tubo de ensayo, tendréis una molécula que se descompone y no hace nada por sí mismo. Sólo la mutua interacción de todas estas moléculas da lugar a una auto-organización que llamamos vida. La vida celular, entonces, es una propiedad que se define en la teoría de la complejidad ‘emergente’: una propiedad que ‘salta fuera’ cualitativamente nueva, a un cierto nivel de complejidad, de la interacción de ciertas partes, la calidad, pero, no está presente en ninguna de las partes separadas. Todo esto se define como el auto-mantenimiento desde dentro, a través de una red dinámica de interacciones definidas, construida por el sistema mismo, el sistema produce la misma dinámica de interacciones que tiene como finalidad la producción del sistema mismo! Sencillo pero complicado al mismo tiempo. Este sistema es un complejo equilibrio de reacciones químicas, de transformaciones, de destrucción continua y de

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Este gráfico, que es una construcción del científico Varela, no es preciso tan que asume que exista una separación básica entre la estructura autopoiética y el entorno, mientras que estos dos no se pueden separar. Existe esta trinidad: unidad autopoiética, entorno y este proceso de cognición, que los abraza y que permite el concepto más grande que llamamos vida.


generación de una multitud de moléculas que forman parte del sistema: miles de reacciones de generación que compiten con muchas otras reacciones de descomposición. Si la velocidad de generación es igual a la velocidad de descomposición, el sistema siempre será él mismo, no importa cuán grande es el número de reacciones implicadas.“ Desde este punto de vista, los organismos vivos son sistemas organizativamente cerrados, ya que todos los componentes son producidos por otros componentes: los organismos son, por lo tanto, sistemas autónomos; esto pero no significa que los organismos están aislados de su entorno, de hecho, desde este punto de vista están abiertos a los flujos de materia y energía. Es a través de la interacción con el entorno que los organismos vivos se mantienen y se renuevan constantemente, aprovechando para este fin, materia, energía y recursos; además el proceso continuo de auto-producción también implica la capacidad de formar nuevas estructuras y nuevos patrones de comportamiento; esta capacidad de producir novedad, de la cual llegan el desarrollo y la evolución, es un aspecto intrínseco de la autopoiesis. Por lo tanto, es fácil entender cómo los conceptos de autopoiesis y entorno sólo son una condición necesaria pero no suficiente. Lewontin, un famoso genetista, dijo que no hay un ambiente un tanto abstractos e independientes: ya que no hay organismo sin entorno, así que no hay entorno sin organismo. Los organismos no experimentan los entornos, sino que los crean. Basta pensar en el hombre que crea su propio entorno con los hospitales, casas, carreteras, contaminación, etc. Todo este sistema-entorno que el hombre crea, a su vez, permite la vida del hombre mismo; por lo tanto es una creación doble, el hombre que crea el entorno y el entorno que permite la vida del hombre. En los sistemas autopoiéticos hay también una función que define el límite entre la célula y su entorno y que regula su interacción; esta función es responsabilidad de la membrana celular, estudiando esto descubrimos algo muy interesante. La membrana, que está formada por algunos de los componentes de la célula, es un límite que encierra la red y los procesos vitales y metabólicos, y que pone un límite a su extensión. Al mismo tiempo, la membrana es uno de los instrumentos de la orquesta y contribuye a la melodía regulando el flujo de la interacción con el entorno. El organismo entonces crea su propio borde, la membrana, que define la célula como un sistema distinto y es a la vez una parte activa de la red. Uno de los descubrimientos más recientes en la biología ha sido la de identificar de forma específica en la membrana de la célula las funciones principales de regulación del entorno, así de considerar la membrana un verdadero “cerebro” de la célula (Lipton, 2005). La membrana celular no sólo es la barrera que contiene en su interior los componentes celulares, sino que es el órgano de contacto y de comunicación con el entorno exterior. Tiene una serie de proteínas que interactúando con el ambiente externo (proteínas receptores) son capaces de ajustar en el interior

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(proteínas efectoras) los diversos procesos metabólicos necesarios para el mantenimiento de la vida, incluyendo los mecanismos de regulación genética. Desde esta perspectiva, el genoma mismo depende de lo que sucede en la interacción con el entorno, cuya gestión está a cargo de la membrana, subestimada en el pasado, pero recientemente revivida por la rama de la biología de la epigenética. sobre los procesos naturales La naturaleza ha dado origen a lo largo 3,8 billones de años de evolución a estructuras de “diseño inteligente” y como hemos visto, la biomimética es una nueva forma de ver y valorar la naturaleza, que introduce una visión basada en lo que podemos aprender del medio natural. Jorge Riechmann, poeta, filósofo y activista del medio ambiente, propone que la mejor vía para cumplir este propósito es cerrando los ciclos de materia, consumir en función de los ciclos naturales, minimizar el transporte y aumentar la autosuficiencia local, obtener la energía del sol en sus distintas manifestaciones, potenciar una alta interconexión biológica y humana, no producir compuestos tóxicos para el entorno (xenobióticos), acoplar nuestra velocidad a la de los sistemas naturales, actuar desde lo colectivo y acogerse al principio de precaución. Los propósitos mencionados anteriormente ya ocurren en la naturaleza porque intrínsecos en su modo de actuar y de evolucionar de plantas, insectos y animales, pero como el hombre puede llegar a esta etapa de la “perfección” en el sentido de la eficiencia, que la naturaleza aplica cada momento de su existencia? Más que respuestas, muchas preguntas podrían salir, nosotros aquí tratamos de seguir un campo abierto de la biomimética y que quiere hacernos tomar conciencia sobre los procesos que nos rodean, y asegurar que este conocimiento cultural nuevo se puede utilizar y gastar en mejorar nuestro estilo de vida en relación con el medio ambiente, con la aplicación de nuevas lógicas de producción de materiales, vehículos, estructuras y arquitecturas. En estas circunstancias, vamos a definir los términos más relevantes para la comprensión y la correcta lectura de algunos procesos naturales, que luego podemos verter como una estrategia de diseño, integrada con las nuevas herramientas digitales y la interdisciplinariedad, fundamental para leer y escribir un marco arquitectónico siempre más complejo, cambiante y dinámico. Se abre la puerta a una visión diferente, de esto el genetista Lewontin habla, diciendo que debemos olvidar la idea de que hay un mundo constante y fijo, sino más pensar que es continuamente cambiante, ya que siempre lo estamos cambiando. Por esta razón, es difícil encontrar un equilibrio sano que conserve, en lo posible, la identidad de los vivos. Cuando se trata de entorno en evolución y de relación con el entorno, se cae en la ecología, que es el estudio de las relaciones de un organismo con su entorno, que puede ser estudiado en los distintos niveles

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que van desde el organismo individual a la población, a la comunidad de especies, al ecosistema y a la biosfera. Michael Weinstock, Michael Hensel y Achim Menges nos dicen e ilustran cómo estos procesos conducen a la definición de estructuras complejas a través de la repetición de elementos simples, rodeados por una densa red de interrelaciones. La morfogénesis es el proceso que controla la organización espacial de las células durante el desarrollo de un organismo; el proceso de crecimiento y diferenciación celular a través del cual las células adquieren un tipo, están inseparablemente relacionadas. Los sistemas biológicos son tan complejos que es difícil confiar en un criterio de optimización adoptado, ellos se caracterizan por capacidades multi-performativas y se articulan a través de multi-niveles, integraciones multi-funcionales a través de al menos ocho escalas de magnitud: esto permite una escaladependencia, una jerárquica escala-interdependencia, y una multifuncionalidad. De hecho, el proceso de crecimiento se caracteriza por el concepto de alometría, que en el sentido más amplio, describe cómo las características de los seres vivos cambian con el tamaño. El término originalmente se refería tanto a la relación de escala entre el tamaño de una parte del cuerpo y el tamaño del cuerpo en su totalidad, tanto como al crecimiento durante el desarrollo. Sin embargo, más recientemente, el significado del término alometría se ha modificado y ampliado para referirse a las relaciones de la escala biológica en general, tanto por las características morfológicas, y por los rasgos fisiológicos o ecológicos (por ejemplo, la relación entre el tamaño de la ala y el desempeño en vuelo de los pájaros). El estudio de la alometría se refiere a los mecanismos funcionales que generan estas relaciones de escala, como el impacto ecológico, y cómo responden e influyen la evolución, sin embargo, como ha sido ampliamente utilizada para describir la variación de desarrollo en la morfogénesis, los mecanismos de desarrollo que la regulan y en la que la selección actúa para cambiar la morfología, son casi totalmente desconocidos. La natural morfogénesis, el proceso de desarrollo evolutivo y de crecimiento, genera sistemas polimórficos que obtienen su compleja organización y forma de la interacción de las capacidades materiales inherentes al sistema, de las fuerzas externas y de las influencias ambientales. El resultado, en constante cambio, son estructuras complejas, arreglos jerárquicos de los componentes materiales relativamente simples, organizados a través de series siguientes de subgrupos propagados y diferenciados, de los que emergen las capacidades de performance del sistema. Una característica sorprendente de la morfogénesis natural es que los procesos de formación y de materialización son siempre intrínsecamente y inextricablemente vinculados. Como las membranas que forman la frontera entre el citoplasma y su entorno se ven afectadas por el estrés ambientales desde el exterior, así como los procesos patogéni-

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cos desde el interior de las células. A nivel del organismo individual, el comportamiento es una acción o respuesta observable de un organismo o especie, a los factores del entorno. Esto implica: primero, un estímulo, un agente interno o externo que produce una reacción o un cambio en un organismo; segundo, la sensibilidad, que es la capacidad de percibir un estímulo; en tercer lugar, la sensitivity, que es la capacidad de un organismo de responder a un estímulo. Los tres componentes que se incluyen en el monitoreo continuo de los procesos químicos de las membranas, por lo tanto son: un sensor que aporta una respuesta a un input químico, un controlador que traduce la respuesta en una señal que es transmitida a un actuador que acciona los mecanismos de control. Los sistemas, mediante la combinación de los tres componentes, existen en las células vivientes. A nivel de población, estos inplican la dinámica de las poblaciones entre las especies, y la interacción entre estas poblaciones con los factores ambientales. El nivel de la comunidad, que son especies que interactúan entre ellas en una región específica y en condiciones de entorno relativamente similares, se define comunidad ecológica e incluye la interacción entre las especies, una comunidad ecológica y su ambiente compartido. Se define auto-organización, el proceso dinámico y adaptativo por el cual los sistemas logran y mantienen la definición de estructuras sin control externo y en el que la organización interna de un sistema se adapta a su entorno para promover una función específica. En biología esto incluye el proceso de desarrollo biológico, que es el estudio del crecimiento y del desarrollo de los organismos, y comprende el control genético del crecimiento celular, la diferenciación y la morfogénesis. El principio más importante de la adaptación, no respetado de la ingeniería clásica, es la pequeña variación casual en el “diseño”, repetido en el tiempo. Es este proceso estocástico que produce sistemas robustos que persisten en el tiempo. En términos matemáticos, “estocástico” se utiliza a menudo en contraste al “determinístico”. Procesos deterministas siempre producen los mismos resultados a partir de una condición inicial dada, los procesos estocásticos nunca pueden repetir un resultado idéntico. Se desprende que los procesos de desarrollo, que incluyen pequeñas mutaciones aleatorias y muchas iteraciones, son una importante estrategia “evolutiva” para el diseño, la arquitectura y la ingeniería. Durante el proceso de auto-ensamblaje de la morfogénesis de un individuo, la interdependencia mutua de los niveles jerárquicos de la organización celular, asegura que haya una redundancia dentro de cada individuo. El robusto diseño de los sistemas naturales vivientes no es producido por optimización y normalización, sino que por redundancia y diferenciación. En la ingeniería clásica redundancia se opone a eficiencia, pero es una estrategia esencial para la biología, sin la cual la adaptación y la respuesta a los cambios ambientales no podría ser posible. En biología,

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la redundancia es la principal estrategia de desarrollo, por lo que la organización multicelulares se desarrolló a partir de eficientes organismos primitivos a partir de una sola célula. La redundancia en una estructura biológica no sólo significa que el sistema tiene más células disponibles en cada tejido que la demanda real de cada actividad, sino también que la organización jerárquica de las células está organizada de tal manera que el tejido tiene un exceso de capacidad suficiente para la adaptación a los cambios de las presiones ambientales. La redundancia se logra mediante la diferenciación celular y con múltiples maneras jerárquicas de las células en el que un agregado de células se convierte en un componente básico de un mayor nivel de organización, incrementando la complejidad y una mayor funcionalidad. Las características biológicas fundamentales de la auto-organización son: pequeñas, simples piezas reunidas en modelos tridimensionales para formar grandes organizaciones, que a su vez, se auto-ensamblan en estructuras más complejas que tienen propiedades emergentes y de comportamiento. Los patrones aparecen en todos los sistemas naturales, y la frecuencia y la presencia de algunas figuras geométricas (sobre todo triángulos, pentágonos y espirales), en diversas organizaciones y en todas las escalas, es notable. Estos modelos son de carácter genérico, y por lo tanto podemos decir que la auto-organización biológica es esencialmente geométrica, pero también es significativo que la misma serie de pequeños grupos de material es común. De hecho, Jorge Wagensberg en Complejidad e Incertidumbre se pregunta: “...lo que queremos saber es que hay en común entre las mismas formas, con distintos soportes.” “Eficiencia” y “optimización” tienen significados muy diferentes en las estructuras biológicas, que presentan un alto grado de redundancia y complejidad en sus jerarquías materiales. Los medios, por los cuales los sistemas biológicos responden y se adaptan a las tensiones ambientales y a las cargas dinámicas, son complejos, por lo que las respuestas no son lineales, derivados de la interacción de jerarquías múltiples de los materiales. Javier Peña, doctor en ciencias químicas, en referencia a las estructuras compuestas de los sistemas implicados en la marcha humana, músculos, tendones, ligamentos, cartílagos y huesos, explica como la diferencia entre las partes es la disposición ordenada de las fibras de colágeno que en cada caso tienen una composición química idéntica, y que son responsables de las excelentes propiedades. Las estructuras son geometrías fractales, donde lo que pasa en la nanoescala, pasa también en la macroescala, y las uniones, por ejemplo, hueso-tendón y hueso-cartílago, son graduales, en gran número y extendidas, en efecto deben transmitir carga y para hacer esto necesitan de gradualidad para transmitir mejor y de manera más uniforme. Hoy en día somos capaces de reproducir estos materiales, pero no la jerarquía con la que todo está seleccionado, en la naturaleza la jerarquía hace parte de su proceso de crecimiento y no existe la regla de la simple yuxtaposición material.

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form-finding, digital tools El objetivo de los diseñadores es lo de aprender y profundizar, a través de la biomimética, este conocimiento, para tratar de traducirlo y aplicarlo al proceso de diseño de espacios arquitectónicos. A partir de componentes simples, en la mayoría de los casos con características de deformación plástica, se obliga la materia a cambiar su estado tensional, que determina la auto-generación de un nuevo modelo. La configuración final resulta de la geometría y de la resistencia interna del material junto con la aplicación de fuerzas externas, generando un componente mucho más complejo con características de diferentes porosidad y densidad. Con este método, conocido como form-finding, se muestra la auto-organización de los sistemas materiales expuestos a agentes externos para lograr la optimización de la capacidad de performance, consiguiendo optimizaciones multifuncionales. Entonces la forma se convierte en una respuesta a este nuevo estado tensional, integrando en sí misma aspectos múltiples que coexisten e interactúan en sinergia con el objeto, y no tan una idea establecida a priori que lleva a una definición jerárquica de partes individuales inmutables con el entorno. La mayoría de los resultados de los métodos de form-finding, están definidos por entidades curvadas, en efecto la curvatura implica capacidad estructural como orientación y exposición a un input externo en forma diferenciada. La materia se auto-organiza en un contexto dado, y la curvatura explica claramente que forma, estructura y material no se pueden pensar por separado para llegar a este resultado. El modelo digital se utiliza para que la geometría de la curvatura y de la manipulación sea computada y matemáticamente formulada como una función de la rigidez distribuida a lo largo de la misma geometría. Este componente paramétrico también debe ser definido por su relaciones con los componentes adyacentes, tanto en términos de ensamblaje que de adaptación a los cambios de los componentes vecinos. La morfolgia de los sistemas materiales se define no sólo mediante un conjunto de puntos geométricos, sino también a través de las relaciones de proximidad y contigüidad de estos puntos, lo que hace este análisis una investigación experimental compleja. Una vez obtenido el modelo paramétrico digital, que incorpora los términos de las relaciones entre los diversos elementos en juego, él es capaz de revelar diferentes configuraciones de la geometría y su idoneidad estructural, el sistema se auto-organiza en respuesta a los diferentes inputs externos, y por lo tanto nos permite estudiar las estrategias de evolución e interacción del sistema con su entorno. Luego el computer-aided manifacturing hace posible la reproducción de las diferencias morfológicas que caracterizan el sistema, aumentando la velocidad y la precisión de fabricación y manteniendo las características de facilidad del proceso. Sólo a través de la lógica de los procesos de fabricación avanzados,

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nos podemos poner en la misma lógica de complejidad que los elementos integrados actuan en un sistema material. hacia un enfoque ecológico ¿Cómo puede todo esto ser aceptado en el contexto de la arquitectura? Philip Beesley, por cierto, dice que el modo de entender la arquitectura tradicional lo podemos cambiar poco a poco con la comprensión de toda esta nueva teoría de la complejidad. De hecho, podemos decir que en el mundo de la arquitectura se ha banalizado mucho el tema tratado hasta ahora, la atracción estética de las formas naturales y la grande capacidad de reproducción que nos permiten las tecnologías informáticas, han desencadenado una carrera para la definición de “réplicas naturales con cambios de escala” en los entornos urbanos y no, a veces dejando de lado los contenidos importantes que la arquitectura debe tener, y riduecendo, a los ojos de los usuarios, nuestro conocimiento de la naturaleza en puro formalismo. Alfred North Whitehead, en The Concept of Nature, remacha el concepto que “el alma de la ciencia es buscar la explicación más simple de hechos complejos, pero a menudo se tiende a caer en la trampa de pensar que los hechos son simples, porque la simplicidad es el objetivo de nuestra investigación“. Así que con lo poco que sabemos de los procesos naturales, ciertamente no podemos encontrar la solución e identificarla en un criterio estético, pero lo que podemos hacer es tomar conciencia que las necesidades que tenemos hoy en día requieren una respuesta arquitectonica mucho más compleja. Atención a las cuestiones de coste, de eficiencia energética y de performance, deberían llevarnos a tomar un camino diferente, que comienze de unas bases diferentes no idealizadas y no teorizadas, sino dejar espacio a la investigación, a la experimentación, al enfoque interdisciplinario y al proceso continuo de retroalimentación entre nuevos conocimientos adquiridos y aplicaciones prácticas, para generar respuestas que saben realmente cómo incluir el concepto de ecología en el proceso arquitectónico. De hecho, Michael Weinstock explica que la comprensión de la arquitectura como ecología, implica diversas dinámicas de relaciones y modulaciones recíprocas entre los sistemas materiales, con las condiciones macro y micro-ambientales; en cambio la mayoría de los edificios de hoy están diseñados y construidos como estructuras con apretadas divisiones ambientales, combinados con sistemas de construcción estandarizados e interiores homogéneos estadísticamente definidos. Así que volviendo al concepto de auto-organización, por ejemplo, él propone que una aplicación en la arquitectura podría ser la distribución de los edificios específicamente para un entorno determinado. En función de su particular interacción con el entorno, los edificios pueden ser distribuidos y agrupados en soluciones adecuadas, así como para acumular o dispersar los efectos de su interacción y sus impactos en la evolución

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de sus nuevas relaciones. Con la base de los conceptos de la biología evolutiva y de la ingeniería biomimética, el enfoque morfogenético nos ayuda a entender los sistemas materiales, no como derivados de sistemas constructivos estandarizados y modelos de diseño predeterminados, sino más bien como guía generativa del proceso de diseño. Esto permite obtener y desarrollar un proyecto a través de las capacidades inherentes de performance del sistema. Esto promueve la comprensión de la forma, de los materiales y de las estructuras, no como elementos separados, sino más bien como complejas interrelaciones en los sistemas polimórficos derivados de la respuesta a los diversos inputs y a las influencias ambientales. La forma del edificio es un elemento que afecta fuertemente la eficiencia energética. Sólo simplemente de como disponemos la materia, y entonces, cambiando la forma del sistema, podemos obtener una mayor eficiencia y menor costo; Adriaan Beukers, ingeniero aeroespacial, explica cómo minimum material, less dead weight, less resistance, minimum energy, maximum performance son términos que tenemos que relacionar entre ellos en un sistema integrado si queremos realmente cambiar actitude hacia el tema de la energía. Un equipo de biólogos y científicos de la computación se han aventurado en una colaboración para modelar el crecimiento biológico regulado de un entorno. Ellos fueron capaces de evolucionar las plantas digitalmente que crecen de acuerdo con los inputs del entorno. Cada cambio en las entradas genera un resultado diferente de crecimiento, es decir, una diferente articulación de las especies modeladas. Esto puede ser de gran interés en el mundo de la arquitectura, ya que podría ofrecer una metodología y herramientas en las que las preferencias de diseño están incorporadas con una configuración paramétrica, que es a la vez informada por el específico entorno y contexto material da aplicar en diferentes escalas. En este sentido, Mireia Ferraté Casas, experta en cibernética, establece claramente que la arquitectura, así como las ciudades y los paisajes, puede ser entendida como sistema abierto híbrido, que consiste en sistemas naturales y artificiales, como sistemas cyborg: “...el organismo arquitectónico debe salvaguardar el equilibrio dinámico que le permite sobrevivir dentro de un universo marcado por la dualidad entre información y entropía. La reinterpretación y reivindicación del trasnochado cyborg nos recuerda que la arquitectura es un proceso continuo que se mueve en los frágiles y movedizos límites existentes entre naturaleza y artificio, desde donde percibe su entorno y lo transforma, a la vez que aprende y se transforma a sí misma.” La disposición y la organización de las partes de un sistema material arquitectónico están interconectadas con sus comunicación interna, así como con la sensibilidad para percibir estímulos desde el exterior. Así la interacción con el entorno puede ser controlado en la misma manera que

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hace la membrana celular, por medio de un sensor, de un controlador y un actuador. De esta manera, como dice Marcel Bilurbina, experto en programación, “la comunicación en forma de intercambio de material, energía o información se convierte en el catalizador del proyecto y en el factor más genuino de la arquitectura”; el componente humano hace parte de este proceso de interacción con el objeto arquitectónico y su entorno, que le permite crear e intercambiar informaciones en una dinámica compleja, pero controlable. Esto, por supuesto, aplicado en la arquitectura requiere un considerable esfuerzo, conseguir una estructura dinámica significa interactuar de forma simultánea en varias áreas para lograr el mismo objetivo, y esto incluye el conocimiento en disciplinas que, hasta hoy, han sido muy lejos de una “colaboración”.

Bibliografía - Humberto R. Maturana, Francisco J. Varela: Autopoiesis and Cognition: The Realization of the Living. Springer-Verlag Gmbh, Boston Studies in the Philosophy of Science (1979) - Pier Luigi Luisi: The Emergence of Life: From Chemical Origins to Synthetic Biology. Cambridge University Press (2006) - Fritjof Capra: The Hidden Connections. Doubleday (2002). Capítulo 1, pp 3-32. - Jorge Wagensberg: “Complejidad e Incertidumbre”. Publicado en Mundo Científico 201, Mayo 1999. Pp 42-60. - Steven Johnson: Emergence: The Connected Lives of Ants, Brains, Cities and Software. Penguin Books (2001). - Alfred North Whitehead: The Concept of Nature. Dover Publications (2005). - Adriaan Beukers, Ed Van Hinte: Lightness. The Inevitable Renaissance of Minimum Energy Structures. 010 Publishers (2001). - D’Arcy Wentworth Thompson: On Growth and Form. Dover Publications, Inc. New York (1992). - Michael Hensel: “Computing Self-Organisation: Environmentally Sensitive Growth Modelling”. Publicado en Techniques and Technologies in Morphogenetic Design Wiley-Academy, AD - Vol 76 No 2 (2006). - Michael Weinstock: “Self-Organisation and the Structural Dynamics of Plants” and “Self-Organisation and Material Constructions”. Publicado en Techniques and Technologies in Morphogenetic Design Wiley-Academy, AD - Vol 76 No 2 (2006). - Michael Hensel, Achim Menges: “Differentiation and Performance: Multi-Performance Architectures and Modulated Environments”. Publicado en Techniques and Technologies in Morphogenetic Design Wiley-Academy, AD - Vol 76 No 2 (2006). - Achim Menges: “Polymorphism”. Publicado en Techniques and Technologies in Morphogenetic Design Wiley-Academy, AD - Vol 76 No 2 (2006). - Michael Hensel, Achim Menges: Morpho-Ecologies. Architectural Association and the authors (2006). - Peter Pearce: Structure in Nature is a Strategy for Design. The MIT Press. Cambridge, Massachusets, and London, England (1990). - http://it.wikipedia.org.

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Case Study, Eden Project


Nicholas Grimshaw

El estudio de arquitectura fue fundado por Sir Nicholas Grimshaw en 1980. Grimshaw destaca en el diseño y la construcción de edificios significativos que están finamente elaborados de acuerdo con sus fines y el mejoramiento de sus comunidades locales. a lo largo de más de 30 años, el estudio se ha ganado una reputación mundial por el diseño de edificios racionales y un profundo conocimiento de la utilización de materiales. Los primeros proyectos industriales en el Reino Unido sentaron un precedente para la manera de aproximación al diseño del estudio: estructura, espacio y piel. El estudio ahora opera en todo el mundo, con oficinas en Londres, Nueva York, Melbourne y Sydney, y emplea a más de 250 personas. Nuestra cartera internacional abarca varios sectores, con amplia experiencia en proyectos de transporte, oficinas e instalaciones educativas, el sector industrial, el arte a gran escala y programas de ocio y masterplanning. La dedicacion de Grimshaw a la alta calidad de diseño es de suma importancia, ya sea trabajando en las estructuras de bajo presupuesto o edificios de alto coste con complejas especificaciones técnicas. El estudio se compromete a entender las necesidades de los clientes y trabajar dentro de unos presupuestos y plazos realistas Los edificios de Grimshaw se construyen con la máxima atención al detalle y el estudio continua dedicado al cuidado posterior de sus edificios, de modo que continúan satisfaciendo a los clientes en los años venideros El estudio cree en la responsabilidad por su trabajo para contribuir a la mejora ambiental y de sostenibilidad en todo el mundo. En el año 2000, Grimshaw se convirtió en la primer gran “estudio de arquitectura” en cumplir con el estándar de Sistema de Gestión Ambiental iso14001 y continúa utilizando su propio sistema de auditoría ambiental, EVA, que faculta a su personal para mejorar el rendimiento de los edificios de Grimshaw. La última tecnología CAD se utiliza en todas nuestras oficinas para diseñar y difundir información. El estudio tiene muy desarrollados los procedimientos de gestión empresarial, con la certificación ISO 9001 desde los últimos cinco años.

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1. Southern Cross Station 2. Experimental Media and Performing Arts Center 3. Frankfurt Trade Fair Hall

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Eden Project

El Proyecto Edén, un £ 57m escaparate de la biodiversidad mundial, es uno de los proyectos de perfil más innovador y de alta del Milenio. Es el recinto más grande de plantas en el mundo construido de la manera más ligera y más económica posible. Su desarrollo representa una importante mejora medioambiental para el centro - un pozo “fuera trabajada» de caolín - y el paisaje circundante. El proyecto fue construido en dos fases. Fase 1 - Centro de Visitantes - se basa en el ápice del sitio de 15 hectáreas, con unas vistas espectaculares hacia abajo en la mina de arcilla antigua. Funciona como la ‘puerta de entrada al Edén’, la vivienda salas de venta de entradas, tiendas, baños y galerías de la educación. Fase 2 del proyecto se refiere a la “biomas”, una secuencia de grandes cúpulas transparentes que encierran vastas regiones húmedas templadas tropicales y calientes, y el edificio que los une. Nicholas Grimshaw & Partners Ltd fue contactado por Tim Smit para diseñar el plan en 1996 sobre la fuerza de la galardonada Internacional Terminal en la estación de Waterloo. El diseño del prototipo de los biomas se inspiró en la creación de sinuosas, asimétricas Waterloo y fue instrumental en la obtención de financiación de la Comisión del Milenio. Fue, sin embargo, reemplazado durante la fase de proyecto porque el terreno irregular de la fosa (que todavía estaba siendo minada durante las fases de diseño inicial del proyecto y, por tanto sujetas a alteraciones dramáticas en su topografía) difícilmente podría acomodar una variablearco, todo el lapso de la estructura. El diseño revisado evolucionado como una serie de colaboración de los ajustes a un modelo de equipo de trabajo de 3 dimensiones pasado digitalmente entre los arquitectos, ingenieros y contratistas. Ahora completa, que representa el cumplimiento perfecto de la visión de Buckminster Fuller, del volumen cerrado máxima dentro de la superficie mínima. Los biomas, como se construyó, son una secuencia sinuosas, de 8 de domos geodésicos relacionados entre sí rosca alrededor de 2,2 hectáreas del sitio. Estas “bolas de Bucky ‘(el nombre de Fuller) varían en tamaño desde 18m a 65m de radio con el fin de acomodar las distintas alturas de la vida de las plantas. La forma sigue la función, una expresión tangible del objetivo del cliente para llamar la atención mundial a la dependencia humana sobre las plantas. Los biomas son un ejercicio de eficiencia, tanto de espacio y de material. Estructuralmente, cada cúpula es una estructura espacial que de-

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Vista aérea de todo el complejo

penden de dos capas. La primera, una piel geodésica icosaédrica, se compone de módulos hexagonales que varían en diámetro de 5m a 11m. Cada una consta de seis partidos consecutivos, los tubos de compresión, de acero galvanizado que son ligeros, relativamente pequeño y fácilmente transportable. Esto hace posible que cada hexágono que se pre-montado en el suelo antes de que se estiró en su sitio y simplemente atornillado a su vecino por un nodo de acero fundido estándar.

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La capa principal se une a una secundaria por la diagonal miembros de la sección circular hueca en los puntos de nodo. La estabilidad estructural está garantizada por la acción de la cáscara de las cúpulas de intersección, es decir, la reunión de los elementos estructurales internos y externos para formar conexiones fijado. Estos se anclan a la tira de concreto reforzado con bases en el perímetro. La ubicación exacta de los biomas en el hotel ha sido determinado por Solar Modelado, una sofisticada técnica que indica que las estructuras se beneficiarán más de la ganancia solar pasiva. Los arquitectos han capitalizado esta ganancia de revestimiento de los biomas con ETFE (Etileno Tetra Fluoro Etileno). ETFE es muy transparente para un amplio espectro de la luz. Como un material ligero, es capaz de cubrir grandes luces con el apoyo de la mayoría mínima de las estructuras. Esto asegura que la máxima cantidad de luz natural a través de filtros de la piel los biomas “para alimentar la vida de las plantas dentro y, como la hoja es de triple capa en el marco de cada hexágono, que su calor se mantiene. Hay un sistema de calefacción activo en lugar de los biomas, pero esto es complementario: un medio de perfeccionar el sistema pasivo naturales. Del mismo modo, las estrategias de ventilación y de agua se han diseñado, con la ayuda de innovadores estudios Dinámica de Fluidos Computacional, para evitar pérdidas naturales. El agua de lluvia se reci-

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Vista nocturna del complejo


Vista desde el interior de una biosfera

cla para la humidificación. Incluso la filtración de agua subterránea, un problema potencial en otras circunstancias, se ha transformado en un recurso positivo, se distribuye dentro de la dotación para riego. ETFE representa menos del uno por ciento del peso muerto de vidrio equivalente. También es fuerte, anti-estático y reciclable, contribuye a la realización general de los biomas Edén como ejemplos tangibles de la energía-conciencia en acción. En otro lugar en el hotel, la energíaconciencia se manifiesta tanto en la construcción de Enlace Bioma y el Centro de Visitantes. El enlace Bioma todo funciona como la entrada al complejo bioma, por lo que ha sido diseñado con la facilidad de movimiento de los usuarios en mente. Se trata esencialmente de dos estructuras en una: una de frente institución pública, la incorporación de una pasarela elevada en los biomas, y un área de servicio de dos pisos en la parte trasera. El techo plano está deformado por los dos extremos, y sus cubiertas de acero de perfil apoya un sistema de techo verde que permite el enlace de bioma para derretir al parecer en la zona templada fría de su entorno. El acceso es a través de un camino que serpentea a lo largo de esta zona del Centro de Visitantes. Construido en el ápice del sitio, el Centro de visitantes es sobre todo un centro educativo, con exhibiciones multimedia que sirve para introducir los fines y objetivos del proyecto. La estructura en sí misma es

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igualmente informativa, en términos de lo que revela sobre el espíritu de diseño del Edén como un todo. Dramáticamente curva para complementar los contornos de la cantera, que consta de dos edificios de una sola planta unidos por un patio parcialmente cubierto. Mientras que el más pequeño (de servicio) de construcción está ubicado en la cantera, los principales ejes de construcción hacia el exterior, que ofrece una vista panorámica de los biomas. El edificio principal es de estructuras de acero. Al sur, la superficie del tejado (una cubierta de acero cubierto con aluminio) forma un voladizo que cobija una elevación de tierra apisonada. El uso de muros de tierra apisonada como una técnica de construcción es local a Cornualles. Es también muy en consonancia con el énfasis del Proyecto Eden en el reciclaje. El material utilizado es el sobrante de las excavaciones llevadas a cabo en otras partes del sitio, geológicamente determinado un contenido en el rango requerido de tamaños de partículas. El Proyecto Edén en la actualidad emplea a cerca de 500 empleados permanentes, el 95% de los cuales fueron reclutados localmente y el 75% de los cuales eran desempleados. Se estima que el proyecto también creará unos 1.700 puestos de trabajo tiempo completo en otras empresas locales que se han beneficiado con el éxito del Edén en términos

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Vista de la superficie exterior


Detalle desde el interior de la estructura hexagonal

de facturación y rentabilidad. Fase 1 (Centro de Visitantes), abrió el 15 de mayo de 2000 y número final de visitantes al cierre el 7 de enero de 2001 fueron 491.213. Todo el sitio se abrió al público el 17 de marzo de 2001 con el número de visitantes esperado de 750.000 por año. De hecho, 1.91m personas habían visitado antes del primer cumpleaños del proyecto en marzo de 2002. Grimshaw ha diseñado un Plan Integral para todo el sitio, a la luz de las ambiciones de futuro. Este Plan Maestro se basa en una proyección anual de dos millones de visitantes el estado de equilibrio y una fuerza de trabajo previsto de 700. Permite el Eden Project Ltd para ofrecer a sus visitantes una experiencia mejorada y confortable, teniendo en cuenta los visitantes que son impugnadas por la topografía del sitio y de las restricciones de espacio puesto en los biomas cuando el clima es inclemente. Se permite la prestación aumentado drásticamente educativos y la mejora de las instalaciones para el personal. Fase 3 - la Fundación Eden - se completó en 2003. El núcleo, que forma parte de la cuarta fase de desarrollo, que fue inaugurada en septiembre de 2005. Un bioma tercera (dedicada al Trópico Seco) es en la planificación.

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Vista de la superficie de uni贸n de dos biosferas.


Buckminster Fuller

Para entender el proyecto del Eden Project necesita tener una visión general sobre la vida y el trabajo de Fuller y sus estudios de cúpulas geodésicas, así como tener un profundo conocimiento de los sólidos platónicos y arquimedianos, observando que en realidad todos los elementos (el número de caras, el número de vértices y número de aristas) están en relación paramétrica entre ellos. Richard Buckminster “Bucky” Fuller fue uno de los primeros activistas medioambientales. Era muy consciente de lo limitado de los recursos que el planeta tenía para ofrecer y abogaba por un principio que llamó «efemeralización» —que, en esencia, de acuerdo con el futurista y discípulo de Fuller Steward Brand, Fuller acuñó para significar «hacer más con menos». Recursos y material de desecho podían reciclarse para crear productos valiosos, incrementando la eficiencia del proceso completo. Fuller introdujo también la palabra synergetics, un lenguaje metafórico para comunicar experiencias usando conceptos geométricos mucho antes de que el término sinergia se hiciese popular. Fuller fue uno de los primeros en explorar los principios de la eficiencia energética y la eficiencia de materiales en los campos de la arquitectura, la ingeniería y el diseño. Citó el punto de vista de François de Chardenedes de que el consumo de petróleo dispara nuestro «presupuesto» energético si se considera energía solar almacenada. Declaró que el petróleo le costaba a la naturaleza «más de un millón de dólares» por galón ($300,000/L). Desde este punto de vista, su uso en transporte por las personas que acuden al trabajo representa una pérdida neta enorme comparado con lo que se obtiene. Fuller estaba preocupado por la sostenibilidad y por la supervivencia humana en el sistema socioeconómico actual, aunque era optimista acerca del futuro de la humanidad. Definía la riqueza en términos de conocimiento como la «capacidad tecnológica de proteger, criar, apoyar y acomodar todas las necesidades de la vida», su análisis de la condición de lo que él denominaba «Nave Espacial Tierra» le llevó a concluir que en un punto en la década del ‘70 la humanidad había cruzado un hito sin precedentes. Estaba convencido de que la acumulación de conocimiento relevante, combinada con la cantidad de recursos reciclables que habían sido extraídos de la tierra habían alcanzado un nivel crítico tal que la competencia por la satisfacción de las necesidades no era ya necesaria. Y que la cooperación había pasado a ser la estrategia óptima de supervivencia humana. El «egoísmo», dijo, «es innecesario e irracionalizable...

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Fuller frente al coche Dymaxion y uno de sus domos

la guerra es obsoleta...» Las últimas ideas de Fuller fueron seguramente sobre geometría. Aseguró que la geometría analítica natural del universo estaba basada en matrices de tetraedros. Richard Buckminster Fuller, debido a su constantes esfuerzos por logar la máxima efectividad en todos los aspectos de la vida, logró desarrollar un sistema que le permitía dormir sólo dos horas al día. El 11 de octubre de 1943 la revista TIME lo explicaba: “Una persona tiene un primer almacenaje de energía, que se completa rápidamente, y luego tiene una segunda reserva, la cual tarda más en recuperarse. Así que él pensó que una persona podría ser capaz de acortar sus períodos de descanso si se relajaba enseguida luego de que su energía primaria se hubiese agotado.” Fuller dedujo que cada 6 horas se producía un momento de fatiga, y que con sólo 30 minutos de sueño cada esas 6 horas era suficiente para sentirse descansado. Fuller estuvo 2 años viviendo y trabajando con este sistema, pero al final lo abandonó por una falta de compatibilidad con el resto del mundo.

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Fuller fue famoso por sus cúpulas geodésicas, las cuales pueden verse todavía en instalaciones militares, edificios civiles y exposiciones. Su construcción se basa en los principios básicos de las estructuras de tensegridad, que permiten montar estructuras simples asegurando su integridad tensional (tetraedros, octaedros y conjuntos cerrados de esferas). Al estar hechas de esta manera son extremadamente ligeras y estables. La patente de las cúpulas geodésicas fue concedida en 1954 después de décadas de esfuerzos para investigar los principios de la construcciones naturales.

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Una cúpula geodésica es parte de una esfera geodésica, un poliedro generado a partir de un icosaedro o un dodecaedro, aunque puede generarse de cualquiera de los sólidos platónicos; las caras de una cúpula geodésica pueden ser triángulos, hexágonos o cualquier otro polígono; los vértices deben coincidir todos con la superficie de una esfera o un elipsoide (si los vértices no quedan en la superficie, la cúpula ya no es geodésica)


Vista del pabellón americano de la Expo 67, por R. Buckminster Fuller, ahora la Biosphère, en la Île Sainte-Hélène, Montreal

Fuller acuñó la palabra Dymaxion (abreviación de Dynamic Maximum Tension) para referirse a su filosofía de obtener lo máximo de cada material. Esta palabra le sirvió como marca que empleó en muchas de sus invenciones, como la casa Dymaxion, el mapa Dymaxion o el coche Dymaxion. Para el automóvil experimentó con ideas y acercamientos totalmente radicales en colaboración con otros profesionales desde 1932 hasta 1935. Basándose en las ideas de las aeronaves existentes, se presentaron tres prototipos de automóviles muy diferentes de lo que había en el mercado. Tenían en común que sólo tenían tres ruedas, no cuatro (las dos ruedas de dirección delante y la rueda de tracción detrás) y que el motor estaba en la parte trasera. Tanto el chasis como la forma eran diseños originales en los tres prototipos. La aerodinámica era parecida a la de una gota de agua (uno de los prototipos tenía 5,48m de largo, con capacidad para once pasajeros). Era un diseño que se parecía a la de una aeronave ligera sin las alas. Era esencialmente un minibus en sus tres versiones y su concepto fue bastante anterior al minibus diseñado por Ben Pon en 1947 para la Volkswagen Type 2. Un tipo de molécula formada exclusivamente por átomos de carbono lleva su nombre, los fulerenos, y se conocen así por el parecido de estas moléculas con las cúpulas que diseñó Fuller.

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Domos Geodesicos

180°

Tetraedo

240°

Octaedro

320°

Icosaedro

Sólidos Platónicos y Arquimedianos Sólidos Platónicos: poliedros convexos cuyas caras son polígonos regulares iguales y en cuyos vértices se unen el mismo número de caras son aproximaciones de una esfera. Sólo 5 porqué en un vértice de un poliedro deben converger al menos tres caras que no están en la misma planta, por lo que la suma de sus ángulos debe ser inferior a 360°.

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Icosaedro Sólidos Platónicos

Icosaedro truncado Sólidos Arquimedianos

Sólidos Arquimedianos: truncando los vértices del icosaedro se puede obtener el icosaedro truncado que es un Sólido Arquimediano. Los Sólidos Arquimedianos son 13, 7 Sólidos Arquimedianos se pueden obtener truncando Sólidos Platónicos.

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1

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1. Pelota de Fútbol. Primera pelota de fútbol de la FIFA, IX Copa Mundial, México 1970. Para su producción se ha seguido fielmente el modelo del icosaedro truncado. 2. Fulereno. Los fulerenos son la tercera forma más estable del carbono, tras el diamante y el grafito, y tienen 60 átomos de carbono (C60), uno para cada vértice. El primer fulereno se descubrió en 1985 y se han vuelto populares entre los químicos, tanto por su belleza estructural como por su versatilidad para la síntesis.

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Definición Paramétrica del eden project El número de veces que las aristas del icosaedro o dodecaedro son subdivididas dando lugar a triángulos más pequeños se llama la frecuencia de la esfera o cúpula geodésica. Para la esfera geodésica se cumple el teorema de poliedros de Euler, que indica que: C+V-A=2 donde C es el número de caras (o número de triángulos), V el número de vértices (o uniones múltiples) y A el número de aristas (o barras usadas). Para una cúpula parcial que no sea una esfera completa se cumple: C+V-A=1 para construir esferas geodésicas se utilizan las fórmulas de los radios del dodecaedro o icosaedro. Los radios permiten levantar los nuevos vértices de los subdivisiones a la superficie de la esfera que pasará por los vértices originales del cuerpo.

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Control de la frecuencia que coincide con el número de segmentos

La subdivision de las aristas del icosaedro genera triángulos más pequeños

Definición de una geosfera a través del programa 3ds Max, para generar una cúpula similar a la del Eden Project a través del control paramétrico de la frecuencia.

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Subdivisi贸n de las aristas del icosaedro inicial: valor de la frecuencia

Resultado de la subdivisi贸n de las aristas del icosaedro inicial en doce segmentos, es decir frecuencia = 12.

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Regla de los Sólidos Platónicos: en un vértice de un poliedro deben converger al menos tres caras que no están en la misma planta, por lo que la suma de sus ángulos debe ser inferior a 360 ° Es por eso que siempre tendremos pentágonos en los vértices del triángulo inicial

Arista del icosaedro inicial, frecuencia = 1

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Identificación del triángulo del icosaedro inicial dividido por los valores de frecuencia = 12

Identificación del pentágono

Primeras etapas para la definición de la cúpula geodésica.

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Identificación del los vértices de los pentágonos

Truncando los vértices se pueden obtener superficies en los pentágonos

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Identificación de los hexágonos que se pueden definir en el triángulo icosaédrico

Misma operación de identificación del los vértices

Etapas finales para la definición de la cúpula geodésica.

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Truncando los vértices se pueden obtener superficies en los hexágonos

Misma operación para todos los triángulos del icosaedro inicial con frecuencia = 12

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Cúpula geodésica obtenida.


Identificaci贸n de los pent谩gonos en la estructura del Eden Project.

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Identificación de los pentágonos en la estructura

Esquema de distribución de las fuerzas en la cúpula geodésica

Barras en flexión-compresión

Barras en tracción

Estudio de los estados de tensión de la cúpula geodésica.

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Bubble Soap

Los problemas relacionados con la fase inicial del proyecto se resolvieron mediante la observación de las pompas de jabón. En su interesante relato del Eden Project, el visionario fundador Tim Smit, recuerda que estaba jugando con los niños para soplar burbujas a través de un anillo pequeño y se dio cuenta cómo las burbujas se colocan en cualquier superficie, adaptandose a ellas. Observó en dos o tres burbujas que habían aterrizado que donde se unian, la línea de unión era siempre exactamente perpendicular, esto dio un importante paso adelante que era necesario en el proyecto: “Con el uso de este modelo, se puede ver que es posible desarrollar un proyecto que se adapta a todo lo que se haga en la superficie debajo de ella ... Pronto se creó un modelo ... En el momento que lo vimos, nos enamoramos de allí, porque daba una sensación natural”. Las pompas de jabón se pueden representar como una ilustración física del problema de la superficie mínima, un problema matemático complejo. Por ejemplo, aunque se sabe desde 1884 que una pompa de jabón esférica es la forma de encerrar un cierto volumen de aire con el menor área (un teorema de H. A. Schwarz), se demostró recientemente en el año 2000 que dos pompas de jabón unidas proporcionan la manera óptima de encerrar dos ciertos volúmenes de aire con el menor área de superficie. Esto se ha venido a llamar teorema de la pompa doble. Mientras que las películas de jabón buscan minimizar su área de superficie (esto es minimizar su energía de superficie y la forma óptima para una pompa aislada es una esfera), los grupos de muchas burbujas en una espuma tienen formas mucho más complicadas. En 1993, Denis Weaire y Robert Phelan, dos físicos del Trinity College (Dublín), descubrieron una estructura tridimensional compleja en simulaciones informáticas de la espuma, esta estructura era una mejor solución al “problema de Kelvin” que la otra solución conocida, la estructura de Kelvin (que respuende a la pregunta de cómo podría particionarse el espacio en celdas de igual volumen con el área más pequeña de contacto entre ellas). La estructura de Kelvin es un panal uniforme convexo formado por un octaedro truncado, un poliedro que llena el espacio con 14 lados (un tetracaidecaedro): seis lados cuadrados y ocho hexagonales. Para adecuarse a las leyes de Plateau que gobiernan las estructuras de las espumas, las caras hexagonales están ligeramente curvadas. La estructura de Weaire-Phelan utiliza dos tipos de celdas de igual volumen; un dodecaedro pentagonal irregular y un tetracaidecaedro con dos hexágonos y doce pentágonos, otra vez con caras ligeramente cur-

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Espuma de pompas de jabón

vadas. El área de superficie es 0.3% menos que la de la estructura de Kelvin, en este contexto una diferencia considerable. No ha sido probado que la estructura de Weaire-Phelan sea óptima, pero se considera que es la más apropiada: el problema de Kelvin está todavía abierto, pero se conjetura con que la estructura de Weaire-Phelan sea la solución. Como se puede ver de la complejidad del tema, en el Eden Project se ha limitado a explotar la característica principal de la pompas de jabón, tener el mayor volumen disponible encerrado por la superficie mínima y por lo tanto poder minimizar todas las energías que mantienen una rela-

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ción con el exterior. El concepto más complejo de espuma, sin embargo, no se trata, o mejor dicho, sólo se utiliza en parte para la creación de varias cúpulas geodésicas unidas espacialmente en forma lineal. Es presente en toda la estructura del Eden Project, el tipo de conexión entre la unión de los hexágonos que se asemeja a la lógica de la forma de unirse de las pompas de jabón en la espuma. Está claro que esta no se puede definir como una característica del proyecto que se relaciona a las prestaciones de una espuma natural, donde la disposición es espacial y donde todo funciona sin ningún tipo de separación entre los conceptos de estructura-forma-material, sino una forma inteligente, siguiendo la estructura de Fuller, de resolver problemas técnicos (por ejemplo, tener que mantener una segunda estructura de varillas que permiten la estabilidad de las cúpulas). De este análisis se ve de como el Eden Project no se aprovecha de las características complejas de la espuma, pero lleva el concepto y las características básicas de la interacción entre unas pocas burbujas.

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Detalle de la intersección de varias burbujas


Diferenciación de las burbujas en una espuma

Como explica Michael Weinstock en Self-Organisation and Material Constructions, la espuma producida naturalmente por las pompas de jabón, muestra una diferenciación de las células poliédricas en una intrincada geometría espacial, así como los robustos dibujos de los sistemas naturales vivos que no son el producto de la optimización y estandarización, sino que de la redundancia y diferenciación, de hecho, el principio más importante de la adaptación es la pequeña variación de escala en el diseño que se repite varias veces, es un proceso estocástico que produce sistemas robustos que pueden persistir en el tiempo.

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Design Study


Performative Proliferation JORDI TRUCO

Cuando se somete un material dado a fuerzas externas, este tiende a reaccionar y adoptar una nueva configuración de equilibrio para balancear estas fuerzas. Observando distintos materiales como el acero, la madera, los materiales textiles, las fibras o los materiales compuestos, puede ser reconocido un cambio en la forma cuando estos son sometidos a fuerzas de tracción, compresion, o de corte. Durante el siglo XX, numerosos estudios han sido desarrollados para instrumentalizar la comprensión de estos procesos materiales a la producción de espacios habitables. Un número de diseñadores, arquitectos e ingenieros entre los ellos Frei Otto, Pierluigi Nervi, Félix Candela, Antonio Gaudí, Miguel Fisac, Sergio Musmeci se han comprometido con el desarrollo de estrategias alternativas informadas por criterios materiales. El Multihall Mannheim o el Estadio Olímpico de Múnich desarrollado por Otto, la Sala de Exposición en Turin y Aula Paolo VI de Nervi, la Segrada Familia de Gaudí o el puente sobre Río de Basento de Musmeci son excelentes ejemplos de una manera distinta de abordar el diseño arquitectonico. La constante interacción entre el diseñador, los procesos de la materia y de construcción dio a dichos proyectos la excepcional riqueza de la “inteligencia del material”. Especialmente Frei Otto ha sido pionero de los métodos de FormFinding, que ha investigado como técnicas de diseño que instrumentalizan los procesos de auto-organización de los sistemas materiales bajo la influencia de fuerzas extrínsecas. En las estructuras de membrana, por ejemplo, el desarrollo de una cierta forma está interrelacionado con las tensiones que actúan sobre la geometría y con las cualidades del material mismo. Así pues, la forma de estas estructuras pueden ser encontradas en el estado de equilibrio entre las resistencias internas y fuerzas externas (Menges, 2006). A travérs del proceso de Form-Finding, las formas y sus calidades no están “diseñadas”, más bien son descubiertas dentro de los procesos materiales. Cualidades de resistencia, por ejemplo, se logran a travérs de la geometria y no a travérs de la adición de material resistente. Mediante la exploración de las estrategias de Form-Finding los diseñadores pueden perseguir un rendimiento máximo de estas estructuras a travérs de un consumo mínimo de energía. Además, al mismo tiempo pueden buscar en la materia misma las cualidades arquitectónicas, estructurales, performativas y ambientales.

60


El estudio de la “inteligencia de los materiales”, y su integración en el desarrollo de nuevas estrategias de diseño implica una mirada sobre multíplices temáticas. Entre estas, la investigación de las interrelaciones que vinculan la forma, el comportamiento y propiedades de los materiales y las fuerzas que actúan sobre estos es prioritaria. Es más, la capacidad de un material de resistir cargas, de ser conformado en geometrías específicas y diversas, y de mostrar ciertas conductas se relaciona con las propiedades intrínsecas del propio material mismo y de la configuración en la que se disponga. Tales propiedades, intensivas y extensivas, caracterizan los distintos comportamientos y estas, cuando analizadas y abstraídas pueden servir como criterios guía para informar el proceso de diseño. Dando paso así a un método de diseño basado de forma empírica en la observación más que en la subjetividad de una idea. La práctica actual de la arquitectura tiende típicamente diferenciar y separar los sistemas y subsistemas mono-funcionales en órdenes jerárquicos, tal como un sistema estructural primario, una piel como sistema secundario que funciona como umbral climático, un sistema terciario como filtro de luz, etc. El objectivo del estudio es crear un sistema material multifunción mediante procesos de diseño basados en la experimentación. Mediante estrategias de investigación y instrumentalización de los sistemas naturales, el estudio explorará las maneras alternativas de integrar múltiples aspectos y funciones en un sistema por procesos de la diferenciación del componente y proliferación. Las tareas en el estudio serán, desarrollar sistemas materiales paramétricos definidos. Que son estructura y piel al mismo tiempo. El desarrollo de estos sistemas se basará en empezar definiendo el componente básico, la lógica de fabricación, lógica de ensamble con otros componentes. A travérs de un proceso de un proceso de diferenciación, establecido por la manipulación y agregación de las variables, el componente original será desplegado o proliferado hacia un sistema de componentes mucho más complejo, con diferentes densidades, incluso con diferenciación alometrica interna. Esta intensa capacidad de crear zonas con diferentes características de porosidad, densidad, etc. en un mismo sistema, probará también la capacidad del sistema para recibir y distribuir cargas de forma irregular e interaccionar con diferentes intensidades de luz y de transpiración. Las capacidades estructurales y de porosidad serán utilizadas como propiedades potenciales para el objecto final, y para definir las funciones del diseño final.

61


Component Definition, Genotype

ov.30º

Componente 01_A Papel. 18x18 Cm

ov.60º

ov.90º

ov. 120º

form-finding El proyecto está basado en PROLIFERATED COMPONENT SYSTEM, que consiste en la definición de un componente, perteneciente a un sistema global, y que mediante la manipulación individual de dicho componente genera efectos a nivel global del sistema. Estudio componente dentro del workshop Performative Proliferation. Estudio de las deformaciones que se producen en los componentes aplicándoles un overlap. Material: papel, corte: manual. Componente 01_A.

62


ov.30º

Componente 01_B Papel. 18x18 Cm

ov.60º

ov.90º

V.01

Componente 02 Cartulina 11x6 Cm

V.02

V.03

Diferentes estudios con distintas geometrías base. Componentes 01_B, 02.

63


V.01

Componente 03 Cartulina 10x4 Cm

V.02

ov.01

Componente 04_A Foam 9x9 Cm ov.02

ov.03

ov.04

ov.05

Componentes 03, 04_A.

64


10 5

10 5

ov.01

Componente 04_B Foam 9x9 Cm

ov.02

5

10 15

20

ov.03

10 5

100mm

Componente 05 Cartulina 9x9 Cm

10 5

100mm

ov.5ยบ 10 5

100mm

10 5

10 5

100mm

100mm

10 5

10 5

100mm

10 5

100mm

10 5

5 5

10 15

31.8

.8

31.8

31

48.5

20

10 5

22.5

22.5

ov.10ยบ

48.5

31.8

10 5

48.5

10 15

48.5

10 5

20 10 15

48.5

20

ov.15ยบ 10 15

.8

31.8

31

48.5

31.8

5

5

22.5

22.5

.8

31.8

22.5

31.8 31

48.5

.8

48.5

31

22.5

20

22.5

22.5

31.8

48.5

10 15

5

.8

31

31.8

20

22.5

22.5

Componentes 04_B, 05.

5

10 15

20

31.8

65


20º 15º

10º

15º 0º

Componente 05, Secuencia. Otra página, Componente 06 - Hybrid.

66

10º

20º


ov.5° ov.5°

ov.5° ov.5°

ov.5° ov.5°

ov.5° ov.5°

ov.5°

ov.5°

ov.5°

ov.5°

67


Proliferated Component System 01 0 ov.5°

ov.10°

ov.15°

V1 5°

15° 20° 10°

V4

V2

V7 V8

V3

V6

V1 V2

V3

V2

V1

V5

V1

V2

15

15

15

10

10

10

5

5

5

V3

B

C

D

overlap

0

B

C

D

overlap

0

V6

V4

A

A

B

C

D

B

C

D

overlap

V5

A

V4

0

150

150

150

100

100

100

50

50

50

V5

V6

0

A

B

C

D

overlap

0

A

B

C

Definición Paramétrica Desarrollo de un componente, cuadrado, de 90x90mm, con 2 cortes diagonales, en donde se aplica un overlap de 5º-10º-15º. Se observa como en planta hay una variación en la dimensión de la diagonal, en alzado hay radios de giro y desplazamientos verticales. Diagramas de las deformaciones que nos ayudan a la hora de definir el comportamiento parametrico. Otra página, estudio de la deformación del componente por puntos, para introducción a la definición de un modelo parametrico.

68

D

overlap

0

A

overlap


4 3 2

1

7

8

7

8

5 6

4 3 2

1

5 6

4 2

3 1 7

5

8

6

ov.15째 ov.10째

ov.5째

No overlap

4

3

2

1

7 5 8

6

69


A

B

B

C

A D

C

A

B

B

C C

A D

C

A

B

Conexión tipo 1 Conexión A-B

Conexión A-B

Conexión B-C

Conexión A-C

Conexión A-D

Conexión D-C

D

Conexión B-C

Conexión A-B

Conexión A-B

Conexión B-C

Conexión A-B

Conexión A-C

Conexión A-D

Conexión D-C

Conexión A-C

Conexión B-C

Conexión A-D Conexión B-C Conexión B-D

Lógica De Conexión Conexión tipo 1: conexión en las esquinas, dejando una esquina libre. Gran porosidad.

70


A

B

B

C C

A D

C

A

B

B

C D

C

A D

A

B

Conexión tipo 2 Conexión A-B

Conexión A-B

Conexión B-C

Conexión A-C

Conexión A-D

Conexión D-C

Conexión B-C

D

Conexión A-B Conexión A-C Conexión A-D Conexión B-C Conexión B-D

Conexión A-B

Conexión B-C

Conexión A-B

Conexión A-D

Conexión D-C

Conexión A-C Conexión A-D Conexión B-C Conexión B-D

B

C C

A D

A

B

C

D A

B

Conexión tipo 3 Conexión A-B

Conexión B-C

Conexión A-D

Conexión D-C

D

Conexión A-B Conexión A-C Conexión A-D Conexión B-C Conexión B-D

Conexión A-B Conexión A-C Conexión A-D Conexión B-C Conexión B-D

Conexión tipo 2: conexión esquina con punto medio. Conexión tipo 3: conexión en todas las esquinas.

71


CONFIGURACIÓN 1-1-2

CONFIGURACIÓN 1-1-2-(2-2)

CONFIGURACIÓN 1-1-2

CONFIGURACIÓN 1-1-2-(2-2)

115mm CONFIGURACIÓN 1-1-2

115mm

115mm

1 115mm

1

115mm

115mm 1

1

105mm

115mm

2 105mm

1 115mm

1

105mm 2

1

2

115mm 1-1-2-(2-2) CONFIGURACIÓN

1

115mm 1

1

1 2

2

2

2

2

115mm 1

m

2m

2

m

2m

10

2

49.73° 49.73°

42 .7 0°

° 73

.

49

49.73°

.7

° 73

42

.7

49

39

42

.

.7

49

.0 0°

.0

39

4

10

1

45.47°

5.4

2

2

.0

4

2

1

39

45.47°

5.4

2

2

45.47°

.4 45

2

1

m

11

2

1

5m

m

2m

2

5m 1

11

5 11

10

m

2

m m 1

m m 2m 02m 10 1

2

5m

11

1

5m

11

m

1

115mm

m

2m 10

1

m1

2

2

115mm

115mm

5m

105mm 2

1

115mm 1

11

2 105mm

115mm

115mm

m

105mm

115mm

1-1-2 (2-2) 1-1-2 1-1-2(2-2)

1-1-2 .56°

142

°

.56 142

.56°

142

1-1-2 1-1-2 277mm

.65°

133

136

.73

°

133

13

.73

°

133

1-1-2 (2-2) 1-1-2

° 6.65

° °

130

13

°

.59 .59

° 6.65

.73

130 130

1-1-2 265mm

277mm

.59

°

12mm

265mm

277mm CONFIGURACIÓN 1-1-3

265mm CONFIGURACIÓN

12mm

1-1-3-(2-2)

12mm

115mm

115mm

1

CONFIGURACIÓN 1-1-3

90mm

CONFIGURACIÓN 1-1-3 1

3

115mm

115mm

115mm

115mm

115mm

115mm 115mm

1

90mm

1

1

3

CONFIGURACIÓN 1-1-3-(2-2) 1

1

90mm

1

115mm

CONFIGURACIÓN 1-1-3-(2-2)

3

115mm

2

2

2

115mm

1

2 53.06°

2

.03

.56

°

38 °

53.06° 57

.0

53.06°

° ° .03 1.03 4

5

41

.0 57

0 3.

° ° .56 8.56 3

53.06°

38

5

53.06°

0 3.

2

3

1

2

m 5m 1

11

.0

5m

11

41

.0

3

53

m

m

1

53.06°

3

3

90

m 5m 1

11

1

m

1-1-3 (2-2)

1-1-3

1-1-3 .13°

126

.56°

.36

142

°

139

.56°

1-1-3

260mm

.13°

126

.36

°

126

.56°

.36

142

122

.87

°

1-1-3 1-1-3(2-2)

1-1-3 142

1-1-3 (2-2)

°

139

.13°

1-1-3

251mm

122

.87

°

122

139

.87

260mm

251mm

260mm

251mm

°

9mm

9mm 9mm

Definición paramétrica de la proliferación de 3 componentes. Estudios de radios de giro y variación entre configuraciones.

72

mm 0mm 90 9

m

m

11

2

1

3

5m

90

1

115mm

1

3

1

2

m

m m

115mm

1 m

115mm

m

5m

11

m 90

90

115mm

57

m

3

2

1 5m

3

2

1

115mm

11

90mm

1

2

1

3 90mm

115mm

1

90mm


CONFIGURACIÓN 1-1-2-(-2)-(-1)

115mm

CONFIGURACIÓN 1-1-2-(-2)-(-1)

1 m

m

1

1

105mm

105mm

115mm

115mm 1

2

1

115mm

115mm

2m 10

m 15

1

105mm 2

1

2

115mm

105mm

-2

115mm -1

-2

-1

.0

39 45.47°

45.47°

.0

39

.4

45

115mm

-2 2m 10

115mm

m

1

1-1-2-(-2)-(-1)

m 5m 1

11

2

1 133

.56°

1

1

2

115mm

m

m 15

m m 2m 02m 10 1

-1

.73

142

°

.0

39

18

187mm

45.47°

7° 7°

.4

45.47°

.0

45

39

°

.73

45.47°

.0

133

45.47°

39

.4

45

.0

39

277mm

-2 -2

m m 2m 02m 1

10

-1 -1 115mm

1-1-2-(-2)-(-1)

115mm

.56° 1-1-2-(-2)-(-1)

133

.56°

133

142

.73

°

.73

142

277mm 277mm

°

18

187mm

18

187mm

133

.73

°

133

.73

°

Configuración 1-1-2

Configuración 1-1-2-(2-2)

Configuración 1-1-3

Configuración 1-1-3-(2-2)

73


IV = 20°

III = 15°

II = 10°

Proliferación Fabricación de los componentes, divididos en grupos con overlap de 5°, 10°, 15°, 20°.

74

I = 5°


I

I

I

I

II

II

I

II

II

III

IV

II

III

II

III

IV

IV

III

IV

IV

III

III

IV

III

II

IV

IV

III

I

III

II

II

III

II

III

I

II

I

I

IV

I

I

I

III

II

IV

IV

IV

Proliferaci贸n seg煤n una regla de conexi贸n.

75


76


Escala 80%

Escala 90%

Escala 100%

Proliferaci贸n alometrica, variaci贸n de la escala de los componentes.

77


6

6

,3

,3

R4

R4

R1,5

R1,5 6

,3

R4

R1,5

Redefinición de los bordes de la geometría de los componentes y fabricación en laser-cut. Tamaño plancha 950x450mm. Corte de n°2 planchas. Materiales: Polipropileno sp=0,5mm, Tornillos d=3mm, 66 Componentes, 128 Tornillos, 128 Tuercas.

78


Proliferaci贸n del componente seg煤n una regla de conexi贸n.

79


77mm

30

m

m

Proliferated Component System 02

m

30 m 132.1mm 209.9mm

Definición Paramétrica Estudio de una proliferación lineal de tres componentes conectadas para favorecer la continuidad de material. Definición parametrica, radios de curvatura, variaciones en planta y alzado en diferentes configuraciones. Decidimos de investigar todo esto empezando a estudiar una proliferación lineal de tres unidades conectadas para continuidad de material. La definición de los parámetros (radio de curvadura, ancho, altura) se ha concentrado más que otro sobre las configuraciones simetricas que tienen el mismo grado de overlap.

80


Configuración 5-5-5

59mm

77mm

165mm

42.60°

77mm 42

.6

.6

42

Configuración 10-10-10 10°

10°

80mm

76mm

10°

101mm

70.2

70.2

70.20°

76mm

81


15°

15°

15°

15°

15°

69mm

69mm

81.45° 81.45°

81.45°

81.45°

Definición parametrica, radios de curvatura, variaciones en planta y alzado en diferentes configuraciones.

82

69mm

81.45°

81.45°

81.45°

69mm

81.45°

81.45°

81.45°

76mm

15°

76mm

15°

76mm

15°

76mm

15°

76mm

15°

76mm

Configuración 15-15-15

76mm

76mm

76mm

76mm


5° 15°

10°

15°

73mm

10°

73mm

15°

73mm

10°

77mm

5° 15°

77mm

10°

73mm

Configuración 5-10-15

97mm

97mm

° .60 42

76mm

° .60 42

° .60 42 ° .60 42

70.20°

81.45°

81.45°

70.20°

70.20°

81.45°

81.45°

70.20°

76mm

En la página siguiente, catalogo de todas las combinaciónes que se pueden hacer con tres componentes y con tres diferentes overlaps que se pueden ver en secuencia empezando de las configuraciónes simetricas y pasando a la sasimetricas.

83


Conexi贸n Tipo 1

L贸gica De Conexi贸n L贸gicas de conexiones de las macrocomponentes de 3 unidades. Arriba, conexiones en un nivel.

86


Conexi贸n Tipo 2

El siguiente paso fue lo de experimentar diferentes l贸gicas de conexiones entre estas macrocomponentes de tres unidades, pasando de una proliferaci贸n a una capa a una proliferaci贸n a doble capa.

87


Conexi贸n Tipo 3

L贸gicas de conexiones de las macrocomponentes de 3 unidades. Arriba, conexiones a 2 niveles.

88


Conexi贸n Tipo 4

Para una serie de mejores caracter铆sticas de la variabilidad espacial y de integridad estructural, decidimos de desarrollar la Conexi贸n Tipo 4.

89


Hybrid System

Definición Paramétrica Estudiamos la posibilidad de convertir el componente lineal conectado por puntos, en un componente continuo, consistente en un elemento totalmente plano al que se le realizan cortes, y mediante el overlap de esos cortes se produce deformación. Otra página, estudio y definición paramétrica de las curvaturas producidas y de las tangentes.

90


Configuración Tipo 1

α=13,53°

10°

β=10,79°

15°

35

30

25 3

7 254

Overlaps Utilizados Sección S1

5° 5°

5° 5°

20

5° 5°

5° 5°

S2

Combinación

S1

35

135

S1

28 Sección S2 S2

Orientación Cortes

Configuración Tipo 2

α=11,77°

15°

10°

38

β=18,52°

46

37 6

8 227

Overlaps Utilizados Sección S1

10°

10°

10° 10°

10°

10° 10°

10°

27

10°

10° 10°

10°

10° 10°

10°

S2

10°

10°

10°

Combinación

46

S1

127

S1

46 Sección S2 S2

Orientación Cortes

91


Configuración Tipo 3

α=25,32°

β=33,05°

56

15°

10°

38

38

5

5 187

Overlaps Utilizados Sección S1

15°

15°

15° 15°

15°

15° 15°

15°

S2

15°

15°

15° 33

15°

15°

15°

15° 15°

15°

15°

Combinación

S1

56

111

S1

47 Sección S2

S2

Orientación Cortes

Configuración Tipo 4

β=8,71°

α=7,11°

15°

10°

21

40

34

38 26

259

Overlaps Utilizados Sección S1

5° 10°

10°

10° 5°

13

5° 10°

10°

10° 5°

S2

Combinación

40

117

S1

S1

14 Sección S2

92

S2

Orientación Cortes


Configuración Tipo 5

β=6,75°

α=1,35°

10°

15°

48

42

52

52

43

258

Overlaps Utilizados Sección S1

13

5° 15°

15°

15° 5°

5° 15°

15°

15° 5°

S2

Combinación

94 52

S1

S1

14 Sección S2

S2

Orientación Cortes

93


Configuración Tipo 1

Configuración Tipo 2

Movimiento producido por la deformación del componente en diferentes configuraciones en relación con el perímetro de la posición sin overlap (en verde).

94


Configuraci贸n Tipo 3

Configuraci贸n Tipo 4

95


Configuraci贸n Tipo 5

Configuraci贸n Tipo 6

96


Configuraci贸n Tipo 7

97


Superposici贸n Tipos 1-2-3-4-5

98


99


Proliferación La proliferación en el Hybrid System se logra en realidad a través de la utilización de una macrocomponente donde se puede hacer la misma secuencia de corte que hay en las componentes pequeñas. Tenemos una continuidad de material.

100


101


100%

100%

100%

75%

75%

75%

75%

100% 75%

100% 75%

100%

75%

75%

Proliferaci贸n alom茅trica que se obtiene mediante la variaci贸n de escala de un n煤mero de componentes.

102


103


Proliferated Component System 03

Definición Paramétrica Observamos que se produce una gran variabilidad espacial en el componente, pero con una gran cantidad de tensión en el material. Por lo que decidimos redefinir el sistema por razones tanto de comportamiento del material como por razones de producción y fabricación. La deformación del Hybrid System nos da la oportunidad de definir el nuevo componente que sigue a una geometría de base cuadrada, cuyos puntos de conexión coinciden con la continuidad material del Hybrid.

104


66 mm

86,1

91,6

PARAMETRÍA

66 mm

26 mm

5º 15º 10º OVERLAP

0 66,1

2 55,8

3 48,4

B

1 60,4 OVERLAP 66,1 61,7

54,9

48,5

D αA

0 93,5 66,1 0º

1 90,1 60,4 3º

3º 90,1

54,9

3 91,6 48,4 9º

0º 93,5

61,7

2 86,1 55,8 5º

5º 86,1

48,5

9º 91,6

A

B β D α

66,1

β

OVERLAP

PARÁMETRO

OVERLAP

PARÁMETRO PARÁMETRO

A

0 66,1

1 60,4

2 55,8

3 48,4

B

66,1

61,7

54,9

48,5

D α

93,5

90,1

86,1

91,6

β

β1

β2

A2

A0

D3 D3

D1

D2

α0

P1 α2

P1 α2

P1

P1

α2

P1 α2

P1

D2

B2

B´2

D1

D0

D2

D1

D0 D0

B2

B2

B2

B´2

B0

α1

P1

B2

B´2

B0

P1

α1

P1

α0

A2

B0

A1

P1

A0

β2

β0

β2

β1

A1

α0

A0

β0

A2

β2

β1

A1

A0

β2

β2

β1

β0

A0

B0

70

70

70

60

60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10

α0

110

60

110

50

100

40

90

50

P1

A1 A1

A2 A2

40

overlap A3 overlap

A3

α1

90

12º 10º

P1

80

80 70 60

B0

B0

B1

B1

B2

B2

overlap B3overlap

B3

10º 8º 6º

70

60

D0

D0

D1

overlap D1 D2 D3 overlap D2 D3

40

12º 10º

20

α1 α2

α2

10º 8º

overlap α2 overlap α3 α3

P1

10

4º A12º A2

β0

40 30 20

6º 4º A0 2º

α0 α1

50

12º

30

10

4º 2º

α0

60

50

12º

100

30 30 20 20 10 10 A0 A0

70

60

70

70 60

β0

β1

A3

β1

β2

overlap

β2overlap β3

B0

B1

B2

B3

overlap

β3

70

50

55 mm

40 30

10º

20 10º

10 B0

B1

B2

B3

overlap

110Componente base: estudio de sus características 12º y su definición paramétrica.

12º

100

10º

10º

90

80

70

54 mm

60

64 mm

lap

26 mm

54,9

PARAMETRÍA 3 48,4 PARAMETRÍA 48,5

2 55,8

5º 15º 10º OVERLAP

60

2º D0

D1

D2

D3

overlap

2º 105

α0

α1

α2

α3

overlap

β


Configuración 5-5-5

ON 5-5-5

60 mm 5º

66 mm

61 mm

65 mm

ON 15-15-15

Deformación producida en diferentes configuraciones en relación con el perímetro de la posición sin overlap (en verde).

106


CONFICURACION 10-10-10

Configuración 10-10-10

60 mm 5º

61 mm

66 mm

55 mm

10º

54 mm

10º

64 mm

65 mm

64 mm

CONFICURACION 15-15-15 Configuración 15-15-15

46 mm

64 mm

15º

54 mm

15º

64 mm

107


C

Configuración 0-0-0

B

D

CONFICURACION (10-10)-(10-10)-(10-10) 5° 5° 10° 15°

CON A Configuración 5-5-5

10°

R1

10°

15°

CONFICURACION (15-15)-(15-15)-(15-15) 5° Configuración 10-10-10

10°

R1

10°

10°

R2

15°

15°

10°

Configuración 15-15-15

R2

15°

R3

Proliferación lineal Como hemos hecho anteriormente, estudiamos una proliferación lineal de tres unidades en tres configuraciones diferentes.

108

15°

15°


15°

10°

15°

R3

R2 R1

10°

15°

R2

109

10°

10°

15°

R1

10°

15°

10°

15° 5°

15°

15°

10°

10°

10°

10°

15°5°

15°5°

10°

10°

10°

Alzado D

5° 5°

R2

10°

R1

°

R2

Alzado C

R1

(15-15)-(15-15) (10-10)-(10-10)-(10-10) NFICURACION CONFICURACION (5-5)-(5-5)-(5-5)

R1

Alzado A 15°

15°

CONFICURA

10

CONFICURACI

CONFICURACIO

10°

10°

10°

15°

Alzado B

R3


Superposici贸n configuraciones 0-0-0, 5-5-5, 10-10-10, 15-15-15.

110


15-15-15

10-10-10

5-5-5

0-0-0

111


modelo parametrico digital Desarrollo de un modelo parametrico digital (GH). Hemos trasladado estas informaciones a un modelo param茅trico digital (GH) tanto para un s贸lo componente como para la proliferaci贸n lineal de las tres unidades.

112


El modelo que se ha generado es capaz de reproducir la deformación “pasiva” que se produce en los componentes que no tienen solapamiento. En el ejemplo de arriba sólo el componente 02 tiene superposición y afecta a los otros dos.

113


configuración 1/2

configuración 1 5°

configuración 3

configuración 2

configuración 1

configuración 4

configuración 5

16

15

14

configuración 2

13

10° 12

11

10

configuración 3 15°

09

08

07

configuración 4 5°-10°

06

05

04

configuración 5 5°-15°

03

02

01

01

02

03

configuración 1/2

configuración 1 5°

04

05

06

07

configuración 3

08

09

10

11

configuración 2

12

13

14

15

configuración 1

16

17

18

configuración 4

19

20

21

configuración 5

16

15

14

configuración 2

13

10° 12

11

10

configuración 3 15°

09

08

07

configuración 4 5°-10°

06

05

04

configuración 5 5°-15°

03

02

01

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

15

16

Proliferación Esquema de proliferación para el prototipo, con las diferentes configuraciones empleadas. Utilizando las diferentes configuraciónes del sistema híbrido se ha desarrollado una proliferación de la ultima componente estudiada en una escala más grande.

114

17

18

19

20

21


PO configuración 1/2

configuración 3

configuración 2

configuración 1

configuración 4

configuración 5

16

15

14

13

12

11

10

09

08

07

06

05

04

03

02

01

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

Planta del prototipo y del su comportamiento espacial en relación con el perímetro de la situación plana sin overlaps (borde verde). El sistema se auto-organiza en una posición especial precisa y es muy evidente su desviación respecto su situación plana sin overlaps.

115


configuración 1/2

configuración 3

configuración 2

configuración 1

Alzados C

configuración 5

configuración 4

a

Identificación de los sectores de diferentes configuraciones (en negro) y principales direcciones para comenzar a entender el comportamiento global (en blanco).

116

configuración 1


1

configuraciรณn 4

configuraciรณn 2

configuraciรณn 3

configuraciรณn 5

configuraciรณn 1/2

117


Ready to Fabrication Workshop, Delft


Introducción

combinación de sistemas El taller se desarrolló en cinco días en el departamento de Hyperbody, Universidad TUDelft, Delft. El equipo consistió en dos componentes de Hyperbody (TUDelft, Delft) y tres de ADDA (Elisava, Barcelona), que trabajó en la idea de combinar los cuatro sistemas en una nueva propuesta del híbrido modificado, que incluye algunas particularidades, rendimiento, capacidad y organización lógica del material que pertenecen a los proyectos anteriores. El workshop básicamente se basó en la exploración a escala real de las técnicas de fabricación de componentes de construcción y diseño. En principio el equipo trabajó con material de plástico y herramientas digitales con el fin de definir el sistema del nuevo componente y su proliferación, con apoyo de laser-cut. En las segunda fase se produjo una serie de moldes para fabricar el prototipo con tecnologías CAM. En la tercera fase se creó el componente de yeso utilizando los moldes fabricados, y al final el equipo montó y terminó el prototipo en escala 1:1.

124


1

2

3

4

Proyectos y equipos: 1. Multiple Curvature / Andrea Buttarini, Fernando Gorka de Lecea (ELISAVA). 2. Define Inner Space / Belen Torres (ELISAVA). 3. Rib Connection Rising / Simone Rebaudengo, Claudio Saccucci (TUDelft). 4. Scale Variation / Yinghao Lin (TUDelft).

125


Form-Finding

definici贸n componente Form Finding or铆gen. Primer componente dentro del workshop, es una combinaci贸n entre algunos de los proyectos desarrollados de los cuatro equipos. Material: papel, corte manual.

126


#1 #2 #3 #4 #5

Manipulación the space of the “tunnel” varies according to different connection points. using connection point #1 using connection point #5

connection points between components

connection points between components

Lógica de las conexiones

Componente 01. El solapamiento entre los extremos izquierdo y derecho del componente con su apego a la mitad, va a generar un nuevo estado de tensión del material.

127


connection points between components

Componente 02

128

connection points between components


connection points betweven components

a

Componente 03. Redefinici贸n de los bordes y generaci贸n de nuevos agujeros para permitir la rotaci贸n entre componentes.

129


Proliferaci贸n del componente 03 con diferentes 谩ngulos de conexi贸n.

130


131


83,88

R16,23

100,63

3.1 92,42

R27,14

100,63

3.2 105,31

100,63

R32,56

3.3

3.1

3.2

#1 #2 #3 #4 #5

3.3 Variación tamaño parte central

the space of the “tunnel” varies according to different connection points. using connection point #1 using connection point #5

Estudio de la variación con Grassoppher

variación componente Tres diferentes variantes del mismo componente obtenidas por el aumento del tamaño de la parte central, esto permite aumentar el espacio interior y tener una lógica diferente de la ocupación del espacio.

132


Variación ángulo

Variación tamaño

array array of same of same components components

first variable: first variable: componet componet size size

second second variable: variable: connection connection angleangle 1 1

Propuesta

a=2.5 b=-1.1

a=3,0 b=-1.2

a=3.5 b=-1.3

third variable: third variable: connection connection angleangle 2 2

a=4.0 b=-1.4

a=5.5 b=-1.5

Al aprovechar la funcionalidad ofrecida por el conjunto de componentes, se puede proliferar un sistema en grado de articularse en el espacio, con simple variación de valores de tamaño y ángulo de conexión.

133


Definición Digital Ped

est

rian

+B

icyc

le p

ath

y

wa

ge

a ss

a

sP

r Ca

-

gh Hi

propuesta arquitectónica Escenario: Puente, plan y sección. Estas características de articulación espacial se integran con la idea de un puente que puede cambiar su conformación al interactuar

134


Union - The systems connect to create a passage

Cars

Pedestrian+Bicycle path

con el entorno, respondiendo a los cambios en las variables de sitio, tales como la cantidad y la velocidad del rĂ­o, o el paso de embarcaciones.

135


C

C

C A A

A

B

B C C B

Tangencia G2

Puntos de control para la definici贸n de la curva tangente

Tangencia G2

A B C

La combinaci贸n de diferentes componentes genera un sistema continuo y diversificado capaz de responder a diferentes necesidades, tales como el paso de personas, bicicletas y coches.

136

C


126 253

A

125 255

105

325

323

564

561

464

461

179 364

150 876

871

721

715

566

560

279

279

1240

395

394

180 360

233 1707 236

799 1100 152

560 772

106

2381

A

B

C

1534

A

B

C

1074

B

C

137


10 5

24.23° 43.86 65.77°

24.23° 43.86 65.77°

48.45° 43.86 65.77°

12.5

12.5 28

12.5 23

30

18 30

30 18 18

18

unit: mm Skeleton of Components

A - Minimum

B - Medium

C - Maximum

A - Minimum

B - Medium

C - Maximum

Geometry of Components

Sequence B-C-C-B-A-A

definición piezas a fabricar Definición de la geometría. Proliferación digital: esqueleto y reglas de proliferación.

138


Esqueleto, geometrĂ­a y conexiones entre los componentes, secuencia B-C-C-B-A-A.

139


Renders de la propuesta.

140


141


Fabricaci贸n y Montaje

Superficie superior y inferior

Superficies laterales de dos diferentes configuraciones

fabricaci贸n Para poder fabricar piezas fue necesaria una definici贸n digital del molde con RhinoCAM, con la que se definieron todas las operaciones de corte. Una vez acabada esta fase, se empez贸 a cortar con CNC.

142


Preparaci贸n del material (poliestireno) en la CNC

Calibraci贸n de las herramientas, altura y posici贸n

Primera fase de corte: Roughing

143


Segunda fase de corte: Finishing

Fijaci贸n a mano las piezas mal cortadas

144


Protecci贸n del molde con tela de pl谩stico para permitir que destaquen las piezas

Materiales: capas de tela de yeso, malla de metal, cutter, agua

Primera capa de tela de yeso

145


2 telas de yeso + agua + 1 malla de metal + 2 telas de yeso + agua

Cada capa se puso con diferentes รกngulos de solapamiento para permitir una mejor rigidez

Utilizo de la secadora para acelerar el proceso de secado

146


Extracci贸n de la primera pieza

Pieza lista para ser acabado en los bordes

147


Conexiones

Nesting para cortar en laser-cut

estudio de conexiones y montaje El proyecto de las conexiones se ha desarrollado para ser fabricado con laser-cut; un conjunto de piezas permite de obtener el conector final.

150


Piezas de los conectores cortadas en laser-cut

Definici贸n de un paquete de 20 piezas para obtener un conector

Dibujo de referencia para hacer agujeros de fijaci贸n en el componente y en el conector

151


Elementos de refuerzo de las piezas verticales. Durante el montaje se ha dado cuenta la falta de rigidez del material, asĂ­ que se diseĂąaron piezas de refuerzo

Elementos de refuerzo de las piezas horizontales

Piezas pintadas con refuerzos listos para la conexiĂłn entre ellos

152


Primeras operaciones de montaje

153


Fase de montaje de las piezas con conectores y tornillos

154


155


Primer componente terminando de conectar.

156


157


Componentes finales.

158


159


Re-active System


Proyecto de Actuación

Cambio de escala de los componentes y primera idea de resolución de la mecánica del movimiento para permitir el solapamiento, así como se ha estudiado en el Proliferate Component System.

principios Con el taller Re-active System se empezó a pensar aquello que diseñamos como un sistema vivo, con capacidad de reaccionar a un entorno también vivo y adaptandose a él. Se trabajó con sensores para tomar datos del entorno, se procesaron mediante microcontroladores y se trasladaron a los actuadores que forman parte del diseño activo.

162


1

2

3 1. Ejemplo de Servo. 2. Arduino UNO. 3. Sistema de conexion entre Arduino, protoboard y leds que nos dan una lectura de luz de lo que pasa en los actuadores. El todo se controla por medio de un código escrito en Arduino a través del ordenador.

Este proceso que va a generar el movimiento del solapamiento en el componente, requiere el uso de actuadores eléctricos (servo motor) que generan una fuerza en una dirección determinada y en un momento determinado. Podemos controlar los actuadores con un procesador (Arduino) y un código que nos permite leer y procesar los datos provenientes de sensores (pueden ser de luz, de presión, etc.).

163


//ADDA. BiodeLab 2010 //Proliferated component system. //ENRE. Enviroment responsive system //25-01-2011 //tutor Marcel Bilurbina //andrea buttarini & fernando gorka de lecea //Librerias #include <Servo.h> //Declaracion de variables int count =0; int tiempo=1 ;

////contador /// tiempo para calcular el valor de lectura 4000xseg

//SERVOS////////////////////////////////////////// Servo myservo_01; // declaramos objeto servo Servo myservo_02; // declaramos objeto servo Servo myservo_03; // declaramos objeto servo Servo myservo_04; // declaramos objeto servo Servo myservo_05; // declaramos objeto servo //PINES DE LOS SERVOS int myservo01Pin=9; int myservo02Pin=10; int myservo03Pin=11; int myservo04Pin=12; int myservo05Pin=8;

// numero del pin del srvo 01 // numero del pin del srvo 02 // numero del pin del srvo 03 // numero del pin del srvo 04

//POSICIONES DEL SERVO //servo01 int S1posicion5=0; int S1posicion10=120; int S1posicion15=170; //servo02 int S2posicion5=0; int S2posicion10=140; int S2posicion15=180; //servo03 int S3posicion5=0; int S3posicion10=140; int S3posicion15=180; //servo04 int S4posicion5=0; int S4posicion10=100; int S4posicion15=160; //servo05 int S5posicion5=0; int S5posicion10=120; int S5posicion15=170;

//declaramos variable de los grados necesarios para llegar a la posicion 5 //declaramos variable de los grados necesarios para llegar a la posicion 10 //declaramos variable de los grados necesarios para llegar a la posicion 15 //declaramos variable de los grados necesarios para llegar a la posicion 5 //declaramos variable de los grados necesarios para llegar a la posicion 10 //declaramos variable de los grados necesarios para llegar a la posicion 15 //declaramos variable de los grados necesarios para llegar a la posicion 5 //declaramos variable de los grados necesarios para llegar a la posicion 10 //declaramos variable de los grados necesarios para llegar a la posicion 15 //declaramos variable de los grados necesarios para llegar a la posicion 5 //declaramos variable de los grados necesarios para llegar a la posicion 10 //declaramos variable de los grados necesarios para llegar a la posicion 15 //declaramos variable de los grados necesarios para llegar a la posicion 5 //declaramos variable de los grados necesarios para llegar a la posicion 10 //declaramos variable de los grados necesarios para llegar a la posicion 15

int posicionServo01[]={ S1posicion5,S1posicion10,S1posicion10,S1posicion10,S1posicion15,S1posicion15}; int posicionServo02[]={ S2posicion5,S2posicion5,S2posicion10,S2posicion10,S2posicion15,S2posicion15}; int posicionServo03[]={ S3posicion5,S3posicion5,S3posicion5,S3posicion10,S3posicion10,S3posicion15}; int posicionServo04[]={ S4posicion5,S4posicion5,S4posicion5,S4posicion10,S4posicion10,S4posicion15}; int posicionServo05[]={ S5posicion5,S5posicion10,S5posicion10,S5posicion10,S5posicion15,S5posicion15};

//declaramos array de las posiciones de lo servo //declaramos array de las posiciones de lo servo //declaramos array de las posiciones de lo servo //declaramos array de las posiciones de lo servo //declaramos array de las posiciones de lo servo

//SENSORES//////////////////////////////////////// int lecturaSensor01; //declaramos lectura del sensor 01 int lecturaSensor02; //declaramos lectura del sensor02 int valorSensor; //declaramos el valor del sensor que se va a aplicar (el mayor de los 2) int sensor01Pin=4; //Posicion PIN del sensor 01 int sensor02Pin=5; //Posicion PIN del sensor 02 int valMax=1024; int valMin=800; int rango=valMax-valMin; int interval=rango/6;

//declaramos valor maximo del sensor //declaramos valor minimo del sensor //declaramos rango de valores del sensor //declaramos intervalos

!!!!!! medir in situ !!!!!! medir in situ

//LEDS///////////////////////////////////////////// int ledPin01[]={ 2,3,4,5,6,7}; //pines de los leds int numLeds=6; void setup(){ Serial.begin(9600); for(int i=0;i<6;i++){ //declaramos como output los pines de los servos pinMode(ledPin01[i],OUTPUT); } myservo_01.attach(myservo01Pin); myservo_02.attach(myservo02Pin); myservo_03.attach(myservo03Pin); myservo_04.attach(myservo04Pin);

// pin del sevo 01 // pin del sevo 02 // pin del sevo 03 // pin del sevo 04

CÓDIGO de arduino El código nos permite definir reglas para leer y procesar los datos provenientes de sensores.

164


myservo_05.attach(myservo05Pin);

// pin del sevo 05

} void loop (){ if(count == 0){ lecturaSensor01=analogRead(sensor01Pin); // lectura del sensor 01 lecturaSensor02=analogRead(sensor02Pin); // lectura del sensor 02 } valorSensor=comparacionValores(lecturaSensor01,lecturaSensor02); if(count == 0){ Serial.println(“sensor01 es”); Serial.println(lecturaSensor01); Serial.println(“sensor02 es”); Serial.println(lecturaSensor02); Serial.println(“el mayor es”); Serial.println(valorSensor); } count++; // contador para poner en marcha los servos count = count % tiempo; for (int i=0; i<numLeds;i++){ if (((valorSensor>(i*interval)+valMin))&&((valorSensor<((i+1)*interval)+valMin)||(valorSensor>valMax))){ for(int j=0; j<i+1;j++){ switchon(ledPin01[j]); } } else{ switchoff(ledPin01[i]); } } if (valorSensor<valMin){ switchon(ledPin01[0]); } for (int i=0; i<5;i++){ // movimiento del servo 01 if (((lecturaSensor01>(i*interval)+valMin))&&((lecturaSensor01<((i+1)*interval)+valMin)||(lecturaSensor01>valMax))){ myservo_01.write(posicionServo01[i]); } } for (int i=0; i<5;i++){ // movimiento del servo 01 if (((lecturaSensor02>(i*interval)+valMin))&&((lecturaSensor02<((i+1)*interval)+valMin)||(lecturaSensor02>valMax))){ myservo_05.write(posicionServo05[i]); } } for (int i=0; i<5;i++){ // movimiento del servo03 if (((valorSensor>(i*interval)+valMin))&&((valorSensor<((i+1)*interval)+valMin)||(valorSensor>valMax))){ //myservo_01.write(posicionServo01[i]); myservo_02.write(posicionServo02[i]); myservo_03.write(posicionServo03[i]); myservo_04.write(posicionServo04[i]); //myservo_05.write(posicionServo05[i]); } } if (valorSensor<valMin){ myservo_01.write(posicionServo02[0]); myservo_02.write(posicionServo02[0]); myservo_03.write(posicionServo03[0]); myservo_04.write(posicionServo04[0]); myservo_05.write(posicionServo02[0]); } /*int angulo=0; myservo_01.write(angulo); myservo_02.write(angulo); myservo_03.write(angulo); myservo_04.write(angulo); /*myservo_05.write(angulo); for (int i=0;i<5;i++){ switchon(ledPin01[i]); } */ } ////funciones propias int comparacionValores(int lectura01,int lectura02){ int valor; if (lectura01>=lectura02){ valor=lectura01; } else{ valor=lecturaSensor02; } return valor; }

//funcion para comparar valores de los sensores

void switchon(int miled){ digitalWrite(miled, HIGH); }

// encender leds

void switchoff(int miled){ digitalWrite(miled, LOW); }

//apagar leds

165


10mm 10mm 200mm 220mm

sistema de actuación Primera idea de resolución de la mecánica del movimiento a través de dos actuadores eléctricos (servos) que controlan por separado los movimientos de cada solapamiento. El codigo de Arduino nos permite de controlar la lectura de los sensores y de enviar segùn reglas estos datos a los servos. Otra página, secuencia de movimiento con solapamiento entre 5° y 15°.

166

220mm

200mm

25° 20° 15° 10° 5°

25° 20° 15° 10° 5°


Dos servos aplican la fuerza necesaria para conseguir el solapamiento a travĂŠs de dos brazos y cables de metal

Prueba con componente de polipropileno 0,5mm

167


220mm

200mm

10mm

25° 20° 15° 10° 5°

25° 20° 15° 10° 5°

10mm 200mm 220mm

Estudio de la rótula que con su movimiento permite de conseguir la fuerza necesaria para lograr los dos solapamientos

168


Utilización de un servo único para conseguir el movimiento de los dos solapamientos. Para lograr esto se ha estudiado un tipo particular de rótula que envuelve dos cables con una sola rotación. En esta página, secuencia de movimiento con solapamiento entre 5° y 15° con cambio de material del componente (Twintex Grober 0,5mm).

169


10°

10° 15° 20° 25°

10mm 10mm 240mm 260mm

Cambio del tamaño del componente de 22cm a 24cm de lado; esto se debe a las características del servo que nos da la posibilidad de utilizar dimensiones que requieren una mayor resistencia y esfuerzo.

170

260mm

15°

240mm

20°

25°


Prueba con componente de polipropileno 0,8mm

Prueba con componente Twintex Grober 0,5mm

Primeras pruebas de un componente con servo, conectado con dos sin servos, para evaluar la potencia necesaria en este tipo de movimiento. Pruebas de cambio de material, polipropileno 0,8mm y Twintex Grober 0,5mm.

171


01

02

03

Estudio de diferentes tipos de conexiones entre los componentes. Se eligió la solución 03, más rígida y fácil de usar en la aplicación práctica.

172


Se decidi贸 construir el ptototipo demostrador con nueve componentes. Antes de poner los servos, se hicieron pruebas sobre la deformaci贸n general mediante la aplicaci贸n de solapamientos manuales con tornillos en diferentes configuraciones.

173


Proyecto de Sensorización

7690mm

m

0m

769

1

2

3

1070mm

4

96

90

m

m

5

6 7 4 1 Benchmark de DM 19mm 2 Muelle, capaz de absorber la movilidad de todos los componentes 3 Componentes; Twintex Grober 0,5mm 4 Sensores de luz

5 Arduino 6 Protoboard 7 Leds; para visualizar la lectura de los sensores y la actuación de los servos

prototipo demostrador Definición de un prototipo demostrador de las propriedades de adaptabilidadmovilidad del sistema a través de su conexión a un sistema de sensores, conectado con Arduino y automatizado por actuadores.

174


Componentes

Randelas

Benchmark

Nesting de las componentes de Twintex Grober 0,5mm, randelas del mismo material para permitir el deslizamiento del solapamiento y piezas en DM 19mm para la construcci贸n del benchmark.

175


Sensores de luz

Prototipo demostrador final en la exposici贸n del Final-Review.

176


Rango de lectura Sensor 2 1º 2º 3º 4º 5º 6º

Posición Servo 1

Posición Servo 2

Posición Servo 3

Posición Servo 4

Posición Servo 5

5º 5º 5º 5º 5º 5º

5º 5º 10º 10º 10º 15º

5º 5º 5º 10º 10º 10º

5º 5º 5º 10º 10º 10º

5º 10º 10º 10º 15º 15º

24 cm

6

En verde las componentes que no tienen servos

7

2

8

9

3

s 10 erv kg o

4

s 10 erv kg o

En negro componentes con servos de diferente potencia

s 4. erv 6k o g

24 cm

sensor de luz 2

5

1

s 4. erv 6k o g

s 10 erv kg o

Se deforman sólo para la acción de los otros componentes con servos

sensor de luz 1

Rango de lectura Sensor luz 1 1º 2º 3º 4º 5º 6º

Posición Servo 1

Posición Servo 2

Posición Servo 3

Posición Servo 4

Posición Servo 5

5º 10º 10º 10º 15º 15º

5º 5º 10º 10º 10º 15º

5º 5º 5º 10º 10º 10º

5º 5º 5º 10º 10º 10º

5º 5º 5º 5º 5º 5º

Esquema de funcionamiento del demostrador; los dos sensores independientes se utilizan para controlar sólo una parte de los servos, cuando se activan juntos cada sensor va a mover las partes que el otro no ha movido completamente.

177


24 cm

s 1 0 e rv kg o

4

5

2

1

s 4. e rv 6k o g

s 10 e rv kg o

s 1 0 e rv kg o

s 4 . e rv 6k o g

24 cm

sensor de luz 2

3

sensor de luz 1

24 cm

s 10 erv kg o

4

5

2

1

s 4. erv 6k o g

s 10 erv kg o

s 10 erv kg o

s 4. erv 6k o g

24 cm

sensor de luz 2

Cuando la lectura viene de un sólo sensor se activan sólo los 4 actuadores más cerca del sensor, cuyo ángulo de rotación depende de la intensidad de la luz leida

3

sensor de luz 1

24 cm

s 10 erv kg o

4

s 10 erv kg o

s 4. erv 6k o g

24 cm

sensor de luz 2

5

2

sensor de luz 1

1

s 4. erv 6k o g

s 10 erv kg o

Cuando son los dos sensores a rilevar luz se activan todos los actuadores

3

La intensidad de lectura de cada sensor va a afectar, con más o menos ángulo de rotación, a los siervos que el otro sensor no puede activar

Esquema de funcionamiento del demostrador; activación sólo del sensor 1, activación sólo del sensor 2, activación de los sensores 1 y 2.

178


Las caracter铆sticas del sistema y su forma de cambiar conformaci贸n puede conducir a la definici贸n de una arquitectura que es capaz de regular su espacio en relaci贸n con su entorno y a sus necesidades.

179


Thesis Project


Propuesta Arquitect贸nica

estudio del sitio Una zona donde hay un intercambio de datos, tales como el flujo de personas, puede estar sujeta a la interacci贸n con el objeto arquitect贸nico, que va a responder con un cambio de forma y de espacio a una exigencia que hay en el sitio. El proyecto se va a desarrollar en La Rambla del Raval, Barcelona, donde esta caracter铆stica de flujo continuo de personas es muy marcada.

182


183


151,94

166,42

151,94

166,42

75% 100%

56.2mm

desarollo del proyecto Primer estudio de la proliferaci贸n que no tiene en cuenta la geometr铆a del sitio. Pruebas de proliferaci贸n alometrica del componente y plantilla de corte.

184

130%

160%


185


Proceso de corte con laser-cut.

186


75%

100%

75%

100%

100%

130%

160%

187


La Rambla del Raval

100%

Proliferaci贸n de un s贸lo tipo de componente, teniendo en cuenta la geometr铆a del sitio. La proliferaci贸n sigue el espacio lineal de La Rambla del Raval. Plantilla de corte y primera maqueta.

188


189


DÍA 1

DÍA 2

DÍA 3

DÍA 4

DÍA 5

DÍA 6

DÍA 7


Vista en planta del proyecto definitivo. La proliferaci贸n ha seguido las caracter铆sticas del sistema combinado con las necesidades de empleo del espacio, pero sin seguir ninguna idea a priori de definici贸n formal del objeto arquitect贸nico.

192


193


Los soportes laterales permiten que el sistema se deslice hacia un lado cuando comienza a interactuar con su entorno y a cambiar su forma.

194


195


Vistas y detalles.

196


197


Vista general.

198


199


El cambio del flujo de personas permite al sistema de autorregularse, el espacio interior aumenta en respuesta a una necesidad.

Espacio Expositivo Adaptativo El proyecto en su lugar, La Rambla del Raval. La definición de un genotipo simple y unas reglas de transformación sencillas, permiten por medio de reglas de ensamble de proliferación, crear espacios arquitectónicos con geometrías complejas, capaces de adaptarse y dar respuesta a su entorno de una manera controlada. Transformaciones locales producen resultados globales.

200


201


Sección y alzado. EnRe, Environment Responsive System, responde a la presencia humana para generar un espacio público, abierto o cerrado, permitiendo albergar programa social, exposiciones, actuaciones, performance, que interactúan con el visitante.

202


203


Programas del espacio de exposici贸n.

204


Circulaci贸n

Espacio Espositivo Adaptativo

Taller Social

Taller Infantil

Espacio Multiuso

Cafeter铆a

205


Vistas de la propuesta en La Rambla del Raval.

206


207


Design Tools Rhinoceros Grasshopper AutoCAD 3ds Max V-Ray Arduino Photoshop Illustrator InDesign RhinoCAM CNC Milling Laser-Cut Laser Scanner


Alba Armengol Paola Betances Andrea Buttarini Carlos Eduardo Castro Andrés Dejanón Aleix Galán Begoña Gassó Fernando Gorka de Lecea David Andrés León Pankaj Mhatre Francisco Tabanera Belén Torres 10°

10° 100%

100%

10°

10°

10° 10°

100%

10°

100% 10°

100%

10° 10°

10°

100%

100% 10°

10°

10°

100%

BioDeLab Book  

www.kaoscollective.com //// Barcelona 2011, ELISAVA //// Master in Advanced Design and Digital Architecture //// Director: Jordi Truco ////...

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