LA ENVOLVENTE EN LA ARQUITECTURA PARAMÉTRICA

LA ENVOLVENTE EN LA ARQUITECTURA PARAMÉTRICA Roxana Gallego Gomez Diego Alejandro Bedoya Marín

LA ENVOLVENTE EN LA ARQUITECTURA PARAMÉTRICA BÚSQUEDA SOBRE LA MATERIALIZACIÓN DE LAS FORMAS COMPLEJAS QUE SE DESARROLLAN EN LA ENVOLVENTE DE LA ARQUITECTURA PARAMÉTRICA

ROXANA GALLEGO GOMEZ DIEGO ALEJANDRO BEDOYA MARÍN INSTITUCIÓN UNIVERSITARIA COLEGIO MAYOR DE ANTIOQUIA FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA ASESORA METODOLÓGICA Y TEMÁTICA DIANA BUSTAMANTE PARRA

JUNIO DE 2017

Roxana Gallego Gomez Diego Alejandro Bedoya Marín Facultad de Arquitectura e Ingeniería Arquitectura Informe de Investigación

Asesora Diana María Bustamante Parra Medellín 2017

Gallego, Roxana Bedoya, Diego La Envolvente en la Arquitectura Paramétrica Proyecto de Investigación Arquitectura Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia

CONTENIDO 00 01

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INTRODUCCIÓN UN MUNDO PARAMÈTRICO 01-1 ¿Cómo se materializa la envolvente en la Arquitectura Paramétrica?

01-2 Contexto histórico

LA ENVOLVENTE CONSTRUIDA 02-1 Componentes de la Envolvente 02-2 Referentes teóricos 02-3 Análisis y subcategorías 02-4 Programas y procesos 02-4-1 Fichas técnicas 02-4-2 Estudios de caso

LA ENVOLVENTE PARAMÉTRICA LOCAL 03-1 Trabajo de campo 03-1-1 Colegio Lusitania Paz 03-1-2 Orquideorama

LA CAJA ABIERTA 04-1 Proyecto de experimentación 04-2 Conclusiones

BIBLIOGRAFÍA

05-1 Índice de figuras y tablas 05-2 Bibliografía

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Fig 2. FACHADA MASHRABIYAS 6 Al Bahr Towers, Abu Dhabi © Christian Richters

INTRODUCCIÓN El siguiente estudio tiene como objetivo principal abordar la influencia de la corriente paramétrica dentro de la disciplina de la arquitectura, para esto, se centró el interés en investigar la envolvente, desde su proceso de diseño y las primeras ideas del arquitecto hasta la materialización de esta.

Para analizar este método de diseño y construcción de la envolvente arquitectónica será necesario estudiar el método y los programas que facilitarían el proceso y construcción de la misma y así mismo conocer los elementos con los cuales se posibilita materializarla y demostrar finalmente que este tipo de arquitectura puede desarrollarse plenamente en el ámbito académico.

La investigación sobre la envolvente paramétrica se realizó con el interés de mostrar que, en la carrera de arquitectura el estudiante se enfrenta a retos, dificultades, oportunidades y un constante aprendizaje, de aquí el motivo de éste trabajo. Durante nuestra experiencia en la academia vivenciamos que uno de los mayores obstáculos entre el estudiante-aprendiz y su proyecto-meta es cómo traducir todas sus ideas, proyecciones y bocetos en un proyecto arquitectónico formal.

Sin discriminar entre forma y función, palabras que han sido debate en la arquitectura desde que se tiene memoria, en cuanto a su importancia en el proyecto arquitectónico; siempre ha sido una reunión de métodos, estrategias y tácticas el hecho de encontrar la armonía entre ellas y mediante la técnica adecuada, hacerlas realidad.

Profundizar la indagación de éste proceso, fue un interés académico, para así hacer de éste un apoyo teórico a manera de guía para las futuras generaciones de arquitectos.

Además, durante la investigación se buscó conocer desde que punto en la historia de la arquitectura se dieron los primeros aportes y pensamientos de arquitectos a esta corriente, que ha tomado fuerza en los últimos años a nivel mundial, y así evidenciar la evolución o las similitudes de proyectos antiguos, con los de los exponentes actuales.

Entonces, debemos comprender que la arquitectura paramétrica es el dialogo entre estructura, función y forma, que generan una espacialidad por medio del estudio y cálculo de algoritmos y geometrías complejas, que permite manipular y expresar parámetros y reglas que aclaran la relación entre lo requerido del diseño y el diseño resultante.

Como principales objetivos del proyecto, planteamos el análisis y estudio del principio técnico de las envolventes paramétricas por medio del aprendizaje de programas CAD, CAM y CAE, al indagar su proceso de conceptualización, materialización y los componentes de diseño, y cómo éstos se llevan a la realidad al momento de ejecutar la obra. Además de analizar referentes arquitectónicos que proponen este tipo de envolventes reconociendo el papel que cumplen en la arquitectura paramétrica y el entorno en que son emplazadas, conociendo a su vez los programas adecuados para el diseño de éstas formas y los materiales respectivos para ejecutarlos.

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Fig 3. MUSEO GUGGENHEIM EN BILBAO Frank Gehry and Partners © Frank Gehry and Partners

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Así pues, para entender más sobre este tipo de envolvente, se realizó un estudio de obras seleccionadas a nivel mundial que expresan la postura de arquitectos, como, Rem Koolhaas, Frank Gehry, Zaha Hadid, entre otros; su modo de entender y proponer nuevos caminos, formas de construcción, tecnologías y diseño de este tipo de arquitectura, contribuyendo, al lugar y la población donde se encuentre el proyecto, como, al que hacer de la profesión.

Como complemento a este análisis, se realizaron visitas a distintos referentes de este tipo de envolventes en la ciudad planteamos la aproximación del estudiante a las diferentes técnicas y diversos conceptos planteados para nuestro contexto; esto, de la mano de un estudio exhaustivo a los programas digitales que los hacen posible y cómo en el mundo han desarrollado la arquitectura paramétrica.

En los siguientes capítulos se describirá todo ése proceso y se planteará a manera de conclusión un proyecto experimental en nuestro contexto donde se aplicará todo el contenido investigado y analizado, distribuido de la siguiente manera: En el Capítulo 1ª. Un Mundo Paramétrico: Se realiza la investigación sobre el estado del arte del diseño paramétrico, donde se establecerá una problemática a resolver y cómo empezar a clarificarla mediante exponentes mundiales de otros tiempos y del presente. Se desarrollarán los objetivos del trabajo y las intenciones del mismo en el campo académico.

En el Capítulo 2ª. La envolvente construida: Estudiaremos la teoría escrita existente que habla de la envolvente paramétrica y cómo solucionaron los algoritmos y parámetros que los hicieron llegar a ella; asimismo, se establecerá una hipótesis ante la información obtenida que establecería un puente a la investigación específica de los programas de diseño digitales y a los posteriores estudios de caso de los referentes que consideramos más completas en descripción y análisis.

En el Capítulo 3ª. La Envolvente Paramétrica Local: veremos la metodología con la que se realizó el estudio y trabajo de campo y el tiempo que asignamos a cada uno de los ítems del proceso de análisis.

En el Capítulo 4ª. Proyecto de Experimentación La Caja Abierta: Utilizaremos los elementos aprendidos anteriormente para el desarrollo de la envolvente paramétrica y realizaremos una intervención de la misma en el edificio Caja de Madera, localizado en la ciudad de Medellín, Colombia, al cual buscaremos mejorar sus condiciones replanteando su envolvente, desde la percepción espacial hasta su correcto desempeño, otorgándole un carácter sostenible y sustentable. Finalizando así, con lo concluido del proyecto de experimentación y cómo éste a través de ésta nueva práctica puede perdurar en el tiempo.

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Fig 4. CRIPTA DE LA COLONIA GÜELL 10 Gaudí Antoní

© ALSEXPERIENCE | DISEÑO WEB: VISUALWEB

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UN MUNDO PARAMÉTRICO Estudio de la Envolvente Paramétrica en la historia y el mundo: Su trascendencia y evolución hacia el presente.

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01-1 ¿CÓMO SE MATERIALIZAN

LAS FORMAS COMPLEJAS QUE SE DESARROLLAN EN LA ENVOLVENTE DE LA ARQUITECTURA PARAMÉTRICA? Dentro de la investigación nos interesa analizar el comportamiento y papel que cumple la envolvente en la arquitectura paramétrica, entender como este estilo de arquitectura se lleva a cabo desde el proceso de diseño hasta su construcción. Además de estudiar la envolvente como elemento no solo de cerramiento, sino, también de cómo esta influye en factores climático, ergonómico, estético y de confort espacial en la pieza arquitectónica.

En esta investigación han surgido una serie de preguntas que en la extensión del mismo serán respondidas y ayudarán en el proceso de entender que es la arquitectura paramétrica y sobre todo que papel cumple la envolvente en este estilo o corriente arquitectónica. A continuación, enunciamos las preguntas a las que se darán respuesta más adelante:

Fig 5. PROCESO DE CONSTRUCCIÓN HEYDAR ALIYEV CENTR Centro/izquierda, centro/derecha.

Zaha Hadid Architects © Zaha Hadid Architects

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¿Qué antecedentes sobre arquitectura paramétrica existen en la historia de la arquitectura y cuáles son los primeros arquitectos de este estilo?

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¿Qué programas digitales para arquitectura permiten realizar cálculos y formas paramétricas en un modelo 3D en tiempo real?

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¿Qué edificios en la ciudad de Medellín cumplen en sus pieles con la parametría arquitectónica y cómo, siendo fieles al contexto, impactan el interior o exterior?

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¿Cómo elaborar un producto claro para el entendimiento del desarrollo de la envolvente paramétrica, en un proyecto del que se hayan previamente familiarizado?

RE

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Fig 6. PABELLÓN ALEMÁN PARA LA EXPOSICIÓN UNIVERSAL EN MONTREAL Frei Otto y Rolf Gutbrod © Frei Otto 14

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01-2. CONTEXTO HISTÓRICO “El diseño paramétrico es la abstracción de una idea o concepto, relacionado con los procesos geométricos y matemáticos, que nos permiten manipular con mayor precisión nuestro diseño para llegar a resultados óptimos”. (Molinare,2016) Programas utilizados para desarrollo paramétrico digital: CAD, CAM, CAE CAD (COMPUTER-AIDED DESIGN): Es un programa de dibujo asistido por computador para realizar planimetría de proyectos arquitectónicos y de ingeniería. Los inicios de este software se remontan al año 1957. Cuando el Dr. Patrick J. Hanratty desarrollo PRONTO, que fue el primero programa comercial para programación.

CAM (COMPUTER-AIDED MANUFACTURING): Es un programa para el manejo y control de herramientas, maquinaria y la manufactura de piezas de trabajo por medio digital. Su uso comercial al principio fue empleado en las industrias aerosespacial y automotriz, por ejemplo, el trabajo de Pierre Béziers, con los programas CAD y CAM aplicado al diseño de autos para Renault en 1960.

CAE (COMPUTER AIDED ENGINEERING): Es el uso de sistemas computacionales para la ayuda en las tareas de análisis en la ingeniería. El termino CAE fue utlizado por Jason Lemon fundador de SDRC en 1970.

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LA CRIPTA DE LA COLONIA GÜELL: Es una obra de Antoni Gaudí, construida entre 1898 y 1914 por encargo del empresario Eusebi Güell como edificio religioso para sus trabajadores de la Colonia Güell, situada en Santa Coloma de Cervelló, cerca de Barcelona. Esta obra refleja el pensamiento de Gaudi como arquitecto en su época, en el que perfecciona su estilo personal; inspirado en formas orgánicas y soluciones estructurales de las cuales por medio de profundos análisis resulto la geometría reglada.

Fig 7. Cripta de la Colonia Güell.

PABELLÓN ALEMÁN PARA LA EXPOSICIÓN UNIVERSAL Es una obra de los arquitectos Frei Otto y Rolf Gutbrod en el año 1967. El pabellón en sí fue construido con una malla de cables de acero pret ensados cubiertos por una membrana textil de poliéster translúcido, cubriendo una superficie de 8000m2.

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Fig 8. Pabellón Alemán para la Exposición Universal.

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MUSEO GUGGENHEIM BILBAO

Fig 9. Museo Guggenheim.

El Museo Guggenheim Bilbao se construyó en el 1993 hasta el 1997, a cargo del arquitecto Frank Gehry. Debido a la complejidad matemática de las formas curvilíneas proyectadas por Gehry, éste decidió emplear un avanzado software inicialmente utilizado en la industria aeroespacial, CATIA, para trasladar su concepto a la estructura y facilitar su construcción. Para la piel exterior del edificio, el arquitecto eligió el titanio tras descartar otros materiales y comprobar su comportamiento en unas muestras que había en el exterior de su estudio.

ESTADIO NACIONAL DE PEKIN El diseño del estadio estuvo a cargo de los arquitectos Herzog & De Meuron y fue construido en el año 2008 para los juegos olímpicos realizados en Pekin.

El estadio tiene 330 metros de largo, 220 ms de ancho y 69 ms de altura. El acero del que están constituidas las diversas diagonales del nido; entre una y otra, es una serie de “cojines” hinchables de ETFE (copolímero de etileno-tetrafluoretileno). La función estructural de los elementos de metal que, encontrándose y entrelazándose, se sustentan recíprocamente. Los puntos de encuentro de los diversos elementos y la dirección que asumen dentro del nido, son fruto de precisos cálculos.

Fig 10. Estadio Nacional de Pekín.

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ESTADO ACTUAL En la arquitectura actual, la parametría ha tomado un rol importante en la creación de proyectos arquitectónicos, siendo el medio por el cual algunos de los arquitectos más reconocidos como, Frank Gerhy, Zaha Hadid, Norman Foster, Rem Koolhas, Toyo Ito, Herzog & De Meuron, entre otros. Han desarrollado sus obras y nuevas maneras de concebir la arquitectura, con programas cada vez más sofisticados y que brindan a los arquitectos la posibilidad de prever problemáticas de tipo estructural, de materialidad y climática, con volúmenes 3D permitiendo cambios en tiempo real.

Las siguientes son envolventes son desarrolladas por medio de la parametría:

CENTRE POMPIDOU-METZ Diseñado por el arquitecto Shigeru Ban en Paris, Francia en el año 2010. El edificio se desarrolla alrededor de una aguja central que alcanza los 77 metros de altura. Las galerías atraviesan el techo hexagonal cuyo tejido estructural de madera se transforma en apoyo al tocar el suelo. El diseño usa medios pasivos para producir un edificio eficiente en energía.

El tec ho voladizo protege las fachadas de la intemperie en invierno y da sombra en verano.El techo ondulado, laminado de madera, rodea la estructura de una torre de metal y se extiende por más de 60 metros, encerrando un espacio en el que se suspenden las galerías

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Fig 11. Centre Pompidou-Metz.

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EQUIPAMIENTO DEL PARQUE SHANHAITIAN Ubicado en Rizhao, China y diseñado por HHD_FUN Architects.

La estructura de acero fue diseñada para adaptarse a la topografía, a través del diseño paramétrico y logrando la optimización de la estructura.

Fig 12. Equipamiento del parque Shanhaitian.

FACHADA LIVERPOOL ANGELÓPOLIS Ubicado en Puebla, México. Se enfoca en privilegiar la envolvente sobre el interior. El modelo paramétrico se basa en un módulo que genera variaciones en la envolvente, se abre y cierra a medida que se l lega a las aristas del volumen interior. El módulo original partió de una celosía de barro. Mediante las deformaciones aplicadas a este modelo inicial se logró un efecto óptico que difumina la transición de una superficie sólida a una envolvente multiperforada que controla el asoleamiento en distintos puntos.

Fig 13. Liverpool, Angelópolis.

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LÌNEA DE TIEMPO En la investigación de la envolvente en la arquitectura paramétrica, se realizó un análisis de este estilo arquitectónico a lo largo de la historia, para esto se desarrollo una linea de tiempo en la que se muestran proyectos que han brindado un aporte importante a este tipo de arquitectura , su evolución y las ideas de los arquitectos de cada una de las obras.

Tabla 1. Línea de tiempo Envolventes Paramétricas.

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Fig 14. PROCESO DE CONSTRUCCIÓN HEYDAR ALIYEV CENTRE Zaha 22 Hadid Architects © Zaha Hadid Architects

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LA ENVOLVENTE CONSTRUIDA

Estudio de los referentes de arquitectura paramĂŠtrica construidos, cuyas envolventes fueron desarrolladas por los programas digitales y procedimientos aquĂ­ aborda 23

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Dentro del estudio de la envolvente paramétrica hay conceptos que ayudarán a entender y contextualizar el objetivo de esta corriente de arquitectura, su aporte, conceptualización y diseño. A continuación, se describen los conceptos:

- Envolvente: Dentro de la arquitectura contemporánea la fachada de los edificios ha cambiado

de ser un elemento pesado y rígido, para transformarse en una piel o membrana que cumple no solo con las funciones de una fachada convencional, sino que, además es capaz de ser un filtro y también una conexión entre el espacio interior y el exterior, mejorando las condiciones térmicas, de confort y espacialidad. (Gordon, 2011)

- Diseño Paramétrico: Es la abstracción de una idea o concepto, desarrollado a partir de procesos geométricos y matemáticos, los que brindan al arquitecto mayor precisión en el diseño y la oportunidad de prever inconvenientes en el proceso de diseño y construcción, y ser corregidos en tiempo real. (Molinare, 2011)

- Optimización estructural: Busca con la ayuda de un software, desarrollar e integrar nuevas

metodologías orientadas al diseño y modificación de estructuras, su esfuerzo, reducción de peso y seguridad y el aprovechamiento óptimo de los materiales, permiten que la optimización estructural realice los objetivos planteados para el diseño paramétrico. (Caballero, 2012)

- Algoritmos genéticos: Un algoritmo se compone de una serie de procesos específicos que buscan resolver un problema, Los algoritmos genéticos se basan en el proceso genético de organismos vivos y la evolución de estos por medio de procesos biológicos. (Holland, 1975)

- Fabricación digital: Es el uso de un sistema integrado por simulación y visualización en 3D, para el proceso de análisis de un producto en específico. La fabricación digital ha evolucionado a partir de iniciativas como el diseño para la fabricación (DFM), fabricación integrada por ordenador (CIM), las cuales presentan la necesidad de este tipo de fabricación tanto para productos y diseño de procesos, industriales y arquitectónicos. Etc.

- Arquitectura contemporánea: Es una revolución dentro del campo de la arquitectura que

tiene sus inicios dentro de la corriente del modernismo, esta nueva propuesta o tendencia de hacer arquitectura que se basa en el uso y la aplicación de las nuevas tecnologías tanto en el diseño por medio de un software como la realización de la obra, rechazando las tendencias clásicas. (Gonzales, 2 008)

- Envolvente Paramétrica: Es la piel del edificio cuyo diseño y desarrollo conceptual se basa en

el uso de programas y el análisis geométrico por medio de algoritmos complejos, este tipo de envolvente actúa como la membrana o piel del edificio y puede brindar características climáticas, estéticas, de espacialidad y relaciones con su contexto.

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En el marco conceptual se dividen los conceptos por componentes, de la siguiente manera:

- COMPONENTE COMPOSITIVO: Desde éste se analizará el concepto, contexto, geometría y diseño final de la pieza.

- COMPONENTE TÉCNICO: Se estudiarán los programas mediados por computador CAD, CAM y CAE.

- COMPONENTE FUNCIONAL: Se buscarán las relaciones de los proyectos con la topografía,

la estructura que surge como respuesta a ésa interpretación contextual y cómo se ve representado luego todo esto virtualmente con el modelado 3D.

02-1. COMPONENTES DE LA ENVOLVENTE PARAMÉTRICA

Tabla 2. Mapa conceptual Envolvente Paramétrica.

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02-2. REFERENTES TEÓRICOS Algunos de los proyectos que nutrirán la investigación:

Fig 15. Galaxy Zoho, Zaha Hadid.

Dentro de los documentos, libros y revistas que han servido para nutrir la investigación sobre la envolvente paramétrica en la arquitectura se encuentra el libro, Introducción a la tecnología arquitectónica de MC LEAN, Will; SILVER, Pete. Este libro trata de cómo y cuales han sido algunos de los avances tecnológicos en materia de arquitectura, de nuevos materiales y como se emplean estos en la construcción de una obra y que le ofrecen para mejorar las condiciones del diseño de la pieza arquitectónica. En él también se hace referencia a la forma en como los programas y nuevas tecnologías digitales brindan más y mejores soluciones a los problemas que se abordan en este campo.

Además, en el estudio de la construcción arquitectónica investigamos el libro, Arquitectura, del encargo a la construcción. HUDSON, Jennifer. En el cual se puede conocer todo el proceso de la forma en que se lleva a cabo una obra arquitectónica, teniendo como estudio 25 obras existentes alrededor del mundo; mostrando desde los primeros bocetos de como comienza la arquitectura a visualizarse en el proyecto, pasando por cada uno de los procesos necesarios para la culminación de este.

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También, en el libro, Proyecto y construcción digital en arquitectura. DUNN, Nick. De una manera desmenuzada y muy clara, Nick Dunn estructura el libro cuyo contenido es el aprendizaje desde lo más primitivo hasta lo más moderno de las tecnologías CAD, CAM y CAE, con apuntes en cada página para esclarecer las dudas que personas aún crudas en el sistema puedan generarse. Es un libro muy completo que cubre las dudas hasta de los más conocedores del tema.

Además, desde el estudio de la forma en la arquitectura se presentan algunas obras arquitectónicas en el libro. Arquitectura y Forma. STROETER, Joao. Desde lo más sensible y conceptual de la materialización de la arquitectura, Joao Fig 16. Estructura conceptual, Mediateca de Sendai.

Stroeter enumera algunos referentes de la arquitectura de las formas atrevidas, lo paramétrico en lo antiguo, cómo surgen las ideas de éstos arquitectos para los espacios y cómo se adaptan a la ergonomía de la manera más eficiente. Muestra el otro lado de la moneda donde en vez de hablar de formas ostentosas y egocéntricas, trae a colación y a la memoria colectiva la vieja arquitectura que aún pensaba para la sociedad y para el hombre, no para un hombre.

Tiene ése contenido de sensaciones y poéticas descripciones que aún le hace falta a la calculada y estricta arquitectura paramétrica.

En la investigación sobre la envolvente en la arquitectura paramétrica el libro Arquitectura paramétrica aplicada en envolventes complejas en base a modelos de experimentación en el diseño arquitectónico. MORALES PACHECO, Luis Antonio. Podemos entender más sobre qué es y cuál es el proceso en este tipo de arquitectura.En el texto del arquitecto Luis Antonio Morales Pacheco se denota la capacidad de volver claras las definiciones complejas de la arquitectura paramétrica y sus procesos, los cuales en sus múltiples pasos trata diferentes contextos históricos y superpone la importancia del diseño y el pensamiento crítico arquitectónico sobre cualquier automatización sistemática de procesos que puede brindar un grupo selecto de programas que desempeñan a cabalidad la parametría.

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Definiéndose la arquitectura paramétrica principalmente por ser “la generación de geometría a partir de la definición de una familia de parámetros iniciales y la programación de las relaciones formales que guardan entre ellos” (Morales, Luis; 2012) que a su vez consiste en que por medio de variables y algoritmos se pueda llegar no sólo a una forma final en específico, sino también que ésta pueda mutar en sus características sin perder su razón de ser principal o su punto de partida.

Fig 17 . Serpentine Pabillion.

También en el libro. Diseño paramétrico en arquitectura; método, técnicas y aplicaciones. GARCÍA ALVARADO, Rodrigo. LYON GOTTLIEB, Arturo. Se puede ver que el diseño paramétrico es una nueva forma, o estilo de arquitectura, apoyado principalmente por programas digitales que permiten concebir formas geométricas complejas y llamativas por medio de cálculos y operaciones matemáticas, de esta manera la arquitectura y la ingeniería se integran para las resoluciones de dichas formas, con sistemas de modelación como BIM (Buildings Information Modeling).

Las técnicas o metodologías en el diseño arquitectónico brindan alternativas para el desarrollo proyectual, siendo determinantes en la forma como se abarca el proyecto, la creatividad y técnica que proporcione el arquitecto orientándose a la generar la solución y sus resultados.

Dentro del proceso de diseño paramétrico se presentan cuatro actividades que son: La definición de las condiciones iniciales, la preparación del proceso paramétrico, la ejecución del procedimiento y la selección e interpretación de resultados; combinando estas actividades en programas digitales.

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02-3. ANÁLISIS Y SUBCATEGORÍAS

1. Forma: Es la configuración del contorno externo de lo tangible.

2. Estética: Es el estudio de la percepción y la esencia de la belleza.

3. Materialidad: Es la composición tectónica de los elementos que constituyen una pieza arquitectónica.

4. Modulación: Pieza o conjunto unitario de piezas que se repiten en una construcción de cualquier tipo, para hacerla más fácil, regular y económica.

Fig 18 . Análisis de subcategorías.

5. Función: Actividad particular que realiza una cosa dentro de un sistema de elementos, relaciones, etc., con un fin determinado.

Fig 19 . Análisis de subcategorías.

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02-4 PROGRAMAS Y PROCESOS Mediante los siguientes programas se desarrolla el proceso creativo y de formalizaciòn de la envolvente paramétrica, la cual està estrechamente ligada a càlculos computarizados y materialidad plàstica y mùltiple.

02-4-1. FICHAS TÉCNICAS Dentro de los softwares usados para el dibujo digital en el ejercicio de la arquitectura se encuentran diversos programas que sirven para representar las ideas, conceptos y diseños de los arquitectos, dentro de la investigación sobre la envolvente paramétrica analizamos los siguientes programas.

Fig 20 . Programas de diseño digital.

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PROGRAMA: Autodesk AutoCAD

ENFOQUE: Dibujo asistido por computador (CAD), modelado 3D.

AutoCAD es un programa de dibujo, desarrollado y comercializado por la empresa Autodesk, diciembre de 1982. Es comúnmente utilizado para el desarrollo detallado de proyectos arquitectónicos, industriales, de ingeniería, etc.

Su dinámica interfaz, permite realizar cualquier alternativa de diseño, detalles constructivos, plantas arquitectónicas y urbanas, secciones, y demás planimetría necesaria para llevar un diseño de los planos a la construcción.

APLICACIÓN EN LA ARQUITECTURA

Fig 21 . Diseño tridimensional en Autocad.

Sección arquitectónica realizado con AutoCAD, que permite al dibujante poder visualizar el proyecto en sección y hacer modificaciones a nivel espacial, una lectura de la altura del edificio y la relación entre los distintos niveles que lo componen, su fachada y una aproximación a la realidad por medio de la interacción entre el edificio, su espacio interior, exterior y una escala humana.

Como se muestra en la imagen, AutoCAD posibilita al usuario la creación del proyecto en tercera dimensión, al tiempo que permite poder darle un tipo de material y acabado a cada elemento.

El campo en el que se desarrolla principalmente es la arquitectura y la construcción, la mayoría de arquitectos, ingenieros y profesionales de la construcción lo utilizan en sus fases de producción, es un software que permite realizar planimetría como plantas arquitectónicas, secciones, fachadas, detalles constructivos, y demás elementos necesarios para llevar a cabo la materialización de un proyecto.

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PROGRAMA: Autodesk Revit

ENFOQUE: Software de modelado de construcción (BIM).

Revit es un software con tecnología BIM (Building Information Modeling) creado en abril del 2000 por la empresa Revit Technology Corporation y comercializado por Autodesk desde el año 2002.

Este software permite al usuario la creación de elementos de modelado y dibujo paramétrico en todas las dimensiones, desde la creación de planos en 2D y la visualización de los mismos en 3D. En la actualidad el sistema BIM es un paradigma del dibujo asistido por computador que permite un diseño basado en objetos inteligentes y en tercera dimensión. Un modelo BIM debe contener el ciclo de vida completo de la construcción, desde el concepto hasta la edificación. Esto se hace posible mediante la subyacente base de datos relacional de arquitectura de Revit, a la que sus creadores llaman el motor de cambios paramétricos.

Fig 22 . Diseño tridimensional en Revit.

SU APLICACIÓN EN LA ARQUITECTURA Revit es un software CAD BIM, con el que se pueden interrelacionar las distintas disciplinas que implican el diseño arquitectónico y constructivo. Dentro, las principales disciplinas que se utilizan en Revit son arquitectura, estructura, mecánica, fontanería, electricidad y coordinación de la obra en tiempo real, brindando así la posibilidad de prever errores al momento de llevar a la realidad la construcción del proyecto arquitectónico.

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Otro uso de Revit en la arquitectura es la implementación de fases de construcción, que sirven para determinar el proceso de obra nueva o remodelación de algún proyecto arquitectónico.

Cada fase, permite al profesional el poder representar el proceso constructivo de un edificio en sus distintas etapas, como son: trazo y nivelación, cimentaciones, estructura, colocación de muros, instalaciones, acabados y etc.

Fig 23 . Diseño tridimensional del Estadio Nacional de Pekín.

Además de estos usos el software también permite crear cualquier tipo de geometrías sencillas o complejas, por medio de la creación de masas que brindan la oportunidad de experimentar el diseño de formas paramétricas y la fácil modificación de estas en tiempo real con la visualización de la pieza en tercera dimensión.

Las principales disciplinas que se utilizan en Revit son arquitectura, estructura, mecánica, fontanería, electricidad y coordinación. Revit permite trabajar y ver el diseño en planta y en modelo 3D al mismo tiempo, lo cual permite a el diseñador poder visualizar el espacio y prever errores y problemas en el diseño y al momento de la construcción del proyecto.

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PROGRAMA: Rhinoceros 3D

ENFOQUE: Dibujo asistido por computadora (CAD)

Rhinoceros es un software para modelado en tres dimensiones basado en NURBS, creado en noviembre de 2012.

Existen también componentes como Grasshopper 3D, que permite el diseño y modelado paramétrico en tiempo real, por medio de algoritmos previendo errores constructivos que se puedan presentar en la obra.

SU APLICACIÓN EN LA ARQUITECTURA Rhinoceros al igual que Revit brinda al usuario la posibilidad de visualizar el proyecto arquitectónico en tercera dimensión al mismo tiempo que realiza el dibujo el 2D, también permite dar aspecto y materialidad a elementos como muros, ventanas, cubiertas, etc.

Fig 24 . Modelado 3D en Rhinoceros.

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Permite crear geometrías basadas en procesos paramétricos complejos por medio de la creación de mallas y la transformación de algoritmos en formas geométricas complejas.

Fig 25 . Pabellón modelado en Rhinoceros, renderizado en Keyshot.

Rhino, al igual que muchos programas orientados al dibujo y diseño arquitectónico, permite el dialogo con diversos softwares especializados para la creación de renders desde su modelo tridimensional para la representación del proyecto El usado para el diseño industrial, la arquitectura, el diseño naval, el diseño de joyas, el diseño automotriz, CAD/CAM, prototipado rápido, ingeniería inversa, así como en la industria del diseño gráfico y multimedia, Rhino brinda la posibilidad de interactuar con diversos softwares de dibujo asistido y diseño como: AutoCAD, Revit, Lumion, 3D Max, etc.

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PROGRAMA: Grasshopper 3D

ENFOQUE: Lenguaje de programación visual

Grasshopper es un plug-in creado en septiembre de 2007, utilizado para el software Rhinoceros 3D. Los programas son creados arrastrando componentes en el área de trabajo. Los componentes tienen entradas y salidas, las salidas se conectan a las entradas de los componentes subsecuentes. Es utilizado principalmente para programar algoritmos generativos.

La principal interfaz para el diseño de algoritmos en Grasshopper es el editor basado en nodos.

La información va de componente en componente por medio de cables que conectan salidas con entradas.

APLICACIÓN EN LA ARQUITECTURA Se puede generar un entorno de programación visual que permite al usuario tener un amplio control sobre las relaciones entre los objetos y sus parámetros.

Fig 26 . Vectorización en Grasshopper.

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Fig 27 . Conexiones de algoritmos para la parametrización del modelo desde Grasshopper.

Esto es de suma importancia para el diseño ya que permite al usuario generar rápidamente diferentes variaciones del diseño sin tener que construir cada elemento y ajustarlo desde cero para crear relaciones complejas entre los objetos.

Este plug-in representa una buena alternativa para los profesionales de dichos campos que se desarrollan en el diseño paramétrico, ya que posibilita por medio de algoritmos y pruebas en tiempo real, realizar cambios o mejoras en la realización del diseño digital 3D.

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02-5-2. ESTUDIOS DE CASO En esta fase se realizó un estudio a tres obras a nivel internacional y dos a nivel local de arquitectura paramétrica por medio de una serie de categorías de análisis que permitieron conocer tanto procesos de diseño, como de desarrollo y construcción de dichas obras, enfatizando el estudio en la envolvente, su composición, tectónica, relación con el interior y su contexto, forma, etc.

El objetivo de los estudios de caso es poder conocer los procesos que llevan a la materialización de la arquitectura paramétrica con el fin de proponer un diseño propio de envolvente paramétrica adaptado a un edificio de la ciudad de Medellín.

A continuación, se presentan los estudios de caso.

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ESTUDIO DE CASO 1.

FUNDACIÓN LOUIS VUITTON ARQUITECTOS: Frank Gehry and Partners UBICACIÓN: Bois de Boulogne, 75016 Paris, Francia. ÁREA DEL PROYECTO: 11.700 m2 AÑO DEL PROYECTO: 2014.

- FORMA: El edificio está conformado

por tres bloques blancos conocidos como “los icebergs”, revestidos con paneles de hormigón, rodeados de doce “velas” de vidrio con el apoyo de vigas de madera. Las velas le dan a la Fundación Louis Vuitton su transparencia y sensación del movimiento, permitiendo al mismo tiempo que el edificio emita reflexión de las aguas, los bosques y los jardines y su entorno inmediato.

- ESTRUCTURA: El edificio está compuesto por 3 bloques, cuentan con una estructura primaria de hormigón armado y acero y una secundaria de madera y acero revestida con vidrio.

Fig 28. FUNDACIÓN LOUIS VUITTON Frank Gehry and Partners

© Jacques Burga

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La envolvente construida La Envolvente en la Arquitectura Paramètrica

ESTRUCTURA PRIMARIA En bloque oeste a estructura se compone utilizando hormigón armado, vigas y viguetas, el bloque central es soportado por puntales de acero y se eleva por encima del hall de recepción; el bloque este, dispone de un núcleo de hormigón armado y puntales de hierro. Los bloques se levantan sobre una losa de hormigón con un espesor de 260 cm que garantiza la distribución uniforme de Fig 29 . Estructura primaria. cargas, especialmente de las velas de vidrio.

ESTRUCTURA SECUNDARIA Sobre la estructura primaria se monta un marco metálico que delimita las sinuosas formas de las fachadas. Sobre estos marcos se colocaron los trípodes que soportarán las 12 velas de vidrio. El revestimiento blanco fue fijado a una carcasa de aluminio que envuelve a la estructura de acero. Fijado a este esqueleto se colocó un marco de madera y láminas de acero cuyas superficies inclinadas siguen las líneas de la fachada.

Fig 30 . Estructura secundaria.

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MARCO DE MADERA Y ACERO El peso de las velas de vidrio está soportado por un marco estructural de madera y acero, anclados a la estructura del edificio se colocaron los trípodes y 179 vigas entre 3 y 25m de longitud, con ángulos entre 0º y 250º. A estas vigas de acero se unen las vigas de madera por medio de pernos.

Fig 31 . Marco de madera y acero. Para posicionar las vigas más grandes se

recurrió a grúas que las levantaron y luego fueron fijadas en su posición por especialistas. Cada vela tiene un código: REU es la mayor, cubre 3.000m2 y se eleva 25m sobre la terraza más alta, SHU se localiza debajo de la anterior, está soportada por 179 vigas y se expande 1.700m2.

- ESTÉTICA: El diseño responde a la

configuración del Jardin d’Aclimatación, evocando la tradición de edificios de vidrio de los jardines del siglo 19, además, está construido en el borde de un espejo de agua diseñado especialmente para el proyecto.

- Fig 32 . Pàneles de vidrio.

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- MATERIALIDAD: En la construcción

de la Fundación Louis Vuitton se utilizó principalmente hormigón armado, paneles de hormigón blanco, acero, vidrio laminado, y madera. 12tn de acero. Las 12 velas de la cubierta, con una superficie de 13.500m2, se apoyan sobre una estructura de vigas de acero y madera laminada de alerce en tonos natur ales, unidas con pernos fuertes de acero inoxidable, aproximadamente 400 conexiones las unen entre sí o a las vigas de acero.

PANELES DE VIDRIO DE LAS VELAS El método elegido para hacer los paneles fue un molde de doblado en caliente, técnica para la producción de ventanas de automóviles. El equipo Tecnológico del Estudio Gehry desarrolló un software que permitió automatizar esta tarea y calcular el radio de doble curvatura para cada panel de vidrio, la resistencia mecánica se calcula utilizando “rutinas” dirigidas por el software, lo que permite acelerar el proceso. Fueron necesarios 17 meses para ensamblar el marco y fijar los paneles. Debido a que las 12 velas de vidrio se superponen, su montaje no se pudo hacer de forma independiente y aislada.

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Fig 33 . Paneles de vidrio de las velas.

Fig 34 . Envolvente.

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PANELES DE HORMIGÓN BLANCO Planta de techos

Planta tercer piso

Los revestimientos de los muros del “Iceberg” se realizaron con placas de Ductal blanco, fijadas sobre un marco de aluminio. La superficie a cubrir se dividió en 19.072, cada uno con una curvatura propia determinada por su posición en la superficie. Este material está compuesto por una mezcla de hormigón de alto rendimiento y partículas metálicas o poliéster.

- MODULACIÓN: Las 12 velas se compo-

nen de 3.600 elementos en que se dividieron los paneles acristalados, cada uno con un radio, curvatura, ángulo y orientación única presentaron ciertas dificultades para su producción a nivel industrial.

Planta segundo piso

- FUNCIÓN: La pieza arquitectónica se

compone de 11.700m2, cuenta con dos entradas que acceden al vestíbulo que articula los espacios de la Fundación, como las salas exposiciones; De los 11.000m2 construidos, 9.000m2 están cubiertos y de ellos 7.000m2 abiertos al público.

Fig 35 . Plantas por nivel.

Planta primer piso

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ESTUDIO DE CASO 2.

SEDE CENTRAL DE LA TELEVISIÓN CHINA PROYECTO: Estación de Televisión de circuito cerrado de televisión China ESTADO: Competencia de 2002, 1er Premio. Finalización 2008 CLIENTE: Televisión Central China (CCTV) PRESUPUESTO: 600 millones de euros UBICACIÓN: Beijing, China

- FORMA: La forma alude a un circuito cerrado de televisión. Koolhaas imaginó un edificio cuya forma ofreciera al personal de CCTV poder realizar las funciones dentro de “un bucle continuo”.

- ESTRUCTURA: Un sistema de exoesqueleto de rejillas diagonales fue adoptado sobre las caras externas del edificio para dar una estructura de bucle. La colocación de las columnas y tubos diagonales refleja la distribución de fuerzas en la piel superficial del edificio. Las columnas de las rejillas diagonales tienen el mismo ancho expuesto, pero la profundidad varía según la carga, mientras que las diagonales son todas vigas de placa de 1m x 60 cm, con la única variación del grosor del acero.

Fig 36 . Proyecto actual.

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- ESTÉTICA: Las fachadas de circuito cerrado de televisión representan la geometría irregular de la estructura metálica del edificio. la red más abierta de las diagonales se forma el sistema de estabilidad del edificio y refleja la distribución de las fuerzas que la estructura experimenta bajo condiciones de carga diferentes.

Fig 37 . Forma y estética.

- MATERIALIDAD: La estructura de la

sede de CCTV, y las fuerzas que actúan dentro del edificio, son visibles en su fachada: una red de diagonales que se hace densa en áreas de mayor estrés, más flexible y más abierta en áreas que requieren menos apoyo. La estructura de la fachada híbrida autoportante cuenta con paneles de vidrio de alto rendimiento con una protección solar del 70%.

Fig 38 . Materialidad.

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MATERIALIDAD EXPRESADA EN ESTRUCTURA Y FACHADA

-

El edificio principal no es una torre tradicional, sino un bucle de seis secciones horizontales y verticales que abarcan 473.000 m2 de espacio en el suelo, creando una red irregular en la fachada del edificio con un centro abierto. El voladizo perpendicular se extiende 75m al oeste y 67m al sur.

- Función: Desafía la búsqueda de altura

que persiguen los rascacielos. Levantándose desde una plataforma común, las dos torres se inclinan la una hacia la otra y se funden en un voladizo perpendicular de 75 metros. El diseño combina todo el proceso del quehacer televisivo, anteriormente disperso en varios lugares de la ciudad, creando un bucle de actividades interconectadas.

Fig 39 . Esquema proyectual de la estructura.

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- Los 473.000m2 del edificio se dividen

en: 64.200m2 administración, 54.900m2 espacios multi-propósitos, 65.800m2 para nuevas producciones televisivas, 31.800m2 radiodifusión, 105.400m2 producción programas, 30.000m2 instalaciones para el personal, 61.500m2 aparcamiento, 15.000m2 servicios, además de un hotel, un centro de visitantes y un gran teatro. (Fuente de investigación: www.elplanz-arquitectura.blogspot.com.co/2012/05/oma-sede-central-de-la-television-china.html)

47 Fig 40 . Forma y envolvente.

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- ESTUDIO DE CASO 3.

CENTRO POMPIDOU METZ ARQUITECTOS: Shigeru Ban Architects UBICACIÓN: Centre Pompidou-Metz, 1 Parvis des Droits de l’Homme, 57020 Metz, France ÁREA PROYECTO: 11.330m2 AÑO PROYECTO: 2010

FORMA: El sombrero hexagonal tejido fue la inspiración para el diseño, tanto en el sentido literal, como por su estructura tejida, sus grandes voladizos protectores en los techos, sus siluetas fluidas y sus pantallas de papel, convirtiéndose este estudio en el corazón del desarrollo del proyecto en una arquitectura sostenible y respetuosa con el medio ambiente.

ESTRUCTURA: Todo el edificio se desarrolla alrededor de una aguja central que alcanza los 77 metros de altura. Las galerías atraviesan el techo hexagonal cuyo tejido estructural de madera se transforma en muelle de apoyo al tocar el suelo. El diseño explota principalmente medios pasivos para producir un edificio eficiente en energía. El gran techo voladizo protege las fachadas de la intemperie en invierno y da sombra en verano.

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- ESTÉTICA: El edificio se desarrolla alre-

dedor de una aguja central que alcanza los 77 metros de altura. Las galerías atraviesan el techo hexagonal cuyo tejido estructural de madera se transforma en el apoyo directo con el suelo. El diseño utiliza medios pasivos para producir un edificio eficiente en energía. En el interior, la atmósfera es clara, con su techo de madera color caramelo, paredes y estructuras pintadas de blanco y la superficie de sus pisos de hormigón en color gris perla.

- MATERIALIDAD: El techo ondulado, la-

minado de madera, rodea la estructura de una torre de metal con 77 metros de altura y se extiende por más de 60 metros, encerrando el espacio en el que se encuentran las galerías. La forma orgánica del mismo con el remate de aguja en el chapitel de la membrana.

Fig 41. CENTRO POMPIDOU -METZ Shigeru Ban Architects © Shigeru Ban Architects

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- MEMBRANA: El marco de la estructura

se cubre con una fibra de vidrio translúcido y textiles de teflón que cubren 8.000 metros cuadrados, dejando pasar la luz natural y cubriendo la estructura de madera.

- MODULACIÓN: La estructura del te-

cho de madera se modula con la figura de un hexágono. Para los franceses, el hexágono es un símbolo de su país, ya que es similar a la forma geográfica de Francia. Además, el hexagonal se compone de un patrón de hexágonos y triángulos equiláteros inspirados en tradicionales sombreros y cestas de Asia tejidas de bambú.

Mediante la creación de un patrón de hexágonos y triángulos sólo cuatro elementos de madera nunca se cruzan. cada miembro se solapa entre sí similar a una cesta de bambú.

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- FUNCIÓN: “Al avanzar por el patio y los jardines que unen el centro de la ciudad de Metz y la estación con el Centro Pompidou-Metz, los visitantes descubrirán un edificio de colores pálidos y ligeros, potentes y ligeros al mismo tiempo, invitándoles a tomar refugio bajo su techo protector. Nos imaginamos una arquitectura que refleja la apertura, la mezcla de culturas y el bienestar en relación con el entorno sensorial inmediato” (Shigeru Ban y Jean de Gastine).

El espacio interior está conformado por tres galerías en voladizo que miden 100x15 metros, ofreciendo puntos de vista de la ciudad de Metz. El conjunto cuenta con cerca de 12.000 metros cuadrados, la mitad dedicados a espacios de exposición. El resto se reparte entre un auditorio de 200 plazas, diversas salas destinadas a talleres, la cafetería y un restaurante con terraza.

Fig 42. CENTRO POMPIDOU - METZ Centro - Derecha, Centro - Izquierda Shigeru Ban Architects © Shigeru Ban Architects

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Fig 43. LA CAJA DE MADERA

Daniel Bonilla, Giancarlo Mazzanti, Rafael Esguerra. © Roxana Gallego G.

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LA ENVOLVENTE ARQUITECTÒNICA LOCAL Ante la investigación de varios exponentes de la arquitectura paramétrica local, se establece un nuevo paso hacia el avance del proyecto final.

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03-1. TRABAJO DE CAMPO Las siguientes son obras arquitectónicas con envolventes paramétricas o desarrolladas mediante técnicas de parametría en la ciudad de Medellín, departamento de Antioquia en Colombia.

03-1-1. COLEGIO LUSITANIA PAZ ARQUITECTO: Camilo Avellaneda PROYECTO: Colegio Lusitania Paz UBICACIÓN: Medellín, Colombia. ÁREA: 12.000m2.

AÑO: 2015.

- FORMA: La Alcaldía de Medellín a través de la secretaria de educación desarrolló este nuevo colegio público localizándolo en un sitio en el que las condiciones socioeconómicas hacen difícil la vida escolar de los niños y adolescentes durante la escuela primaria y secundaria. Debido a esto, se propone un edificio que brinde todos los adelantos tecnológicos y las mejores condiciones ambientales, propiciando un desempeño académico adecuado.

- ESTRUCTURA: La estructura de la fachada en el bloque rectangular se establece con apoyo en el sistema estructural de la pieza arquitectónica, creando un espacio entre esta y el edificio que ayuda a disminuir el asoleamiento directo en este.

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Fig 44 . Envolvente Colegio Lusitania Paz.

Fig 45 . Estructura de doble fachada.

−

ESTÉTICA Y MATERIALIDAD: Los sistemas de climatización y control solar se desarrollan por medio de dobles superficies de vidrio y elementos de policarbonato, que garantizan la eficiencia lumínica de todos los espacios al interior.

−

MODULACIÓN: La fachada paramétrica del bloque rectangular se modula por medio de figuras geométricas irregulares que establecen los puntos de iluminación, ventilación y vistas en los 5 niveles que configuran el modulo dentro de la pieza arquitectónica.

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FUNCIÓN: El proyecto se estructura en torno a dos determinantes. Primero, realza la fuerte relación que la geografía de la zona propicia con el territorio. Segundo, se recurre a formas que dividen el programa en tres edificios, creando espacios abiertos que participan del entorno.

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La articulación de la composición volumétrica de los tres edificios estable las relaciones visuales y la definición de espacios entre volúmenes que tienen un gran impacto sobre cada una de las actividades. En los tres edificios se alojan veintisiete aulas, zonas deportivas, biblioteca, laboratorios, administración, comedor y auditorio. (Fuente de investigación: www.archdaily.co/ co/793548/colegio-lusitania-paz-de-colombia-camilo-avellaneda).

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03-1-2. ORQUIDEORAMA ARQUITECTOS: Plan B – Felipe Mesa, Alejandro Bernal + JPRCR – Camilo Restrepo, J. Paul Restrepo.

PROYECTO: Orquideorama UBICACIÓN: Medellín, Colombia. ÁREA: 4200m2 AÑO: 2006

- FORMA: La construcción de un Orquideo-

rama surge de la relación entre arquitectura y organismos vivos. No hay diferencia entre lo natural y lo artificial, se asume como unidad que permite definir una organización material, ambiental y espacial particular.

Este proyecto lo orgánico se entiende en dos escalas, y cada una de ellas permite definir diferentes aspectos del proyecto: por un lado, está la escala micro, que posee principios de organización material y las estructuras de la vida natural. Por otro, encontramos la escala de las formas vivas externa y visual, que permite acercarnos a sus fenómenos ambientales y perceptivos.

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Fig 46. Orquideorama, Jardìn Botànico Medellìn. COL.

La Envolvente Paramétrica local La Envolvente en la Arquitectura Paramètrica

- ESTRUCTURA Y MATERIALIDAD: Estructura de tronco hueco: definida por seis columnas metálicas que conforman un patio y determinan la posición de las redes eléctricas e hidráulicas.

ESTRUCTURA DE PÉTALOS – CUBIERTA: construidos por medio de vigas metálicas de alma vacía.

RECOLECCIÓN DE AGUAS: cada pétalo intercala cubiertas en tejas translúcidas de policarbonato con tejas opacas metálicas, las cuales conducen el agua a una canoa que define el perímetro del interior del patio, para luego llegar a tierra por bajantes metálicos confundidos con la estructura arbórea.

Fig 47 . Estructura de pétalos.

CUBIERTA DE TRONCO HUECO: el hexágono central de este módulo flor-árbol es cubierto con tejidos sintéticos que protegen a las plantas del impacto de la lluvia y el granizo y de los rayos solares directos.

FOLLAJE – CIELO FALSO: se propuso madera de pino pátula inmunizada proveniente de cultivos reforestados, los cuales conforman tejidos translúcidos.

SUELOS: se diseñó un adoquín triangular en hormigón, que ayuda a mantener la humedad necesaria para que las plantas tropicales puedan tener un adecuado desarrollo.

Fig 48. Estructura de refuerzo.

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- ESTÉTICA: Se propuso construir el Orquideorama del mismo modo en que se siembra un jardín: una flor va creciendo al lado de otra, hasta que se define un conjunto abierto de flores-árbol modulares.

- MEMBRANA Y MODULACIÓN: La escala micro de lo orgánico, su organización en leyes y patrones geométricos flexibles (un panal, un tejido celular), permite definir la creación de un módulo en planta al que se le llama “flor-árbol”, conformado por siete hexágonos.

Fig 49. Colmena fractal.

Su repetición permite definir el crecimiento y expansión del proyecto, el control perimetral, la organización del programa y la geometría del suelo. La escala externa de las configuraciones vivas, concretamente pensando en flores o árboles, permite definir la percepción de un amplio bosque o jardín en sombra, además de un sistema estructural de troncos huecos o patios que permiten ejercer un control moderado de la temperatura, la humedad y la recolección de agua.

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Fig 50. Geometría modular aplicada en las cubiertas.

La Envolvente Paramétrica local La Envolvente en la Arquitectura Paramètrica

Más que una forma acotada y cerrada, se define como un sistema modular de agrupación y crecimiento flexible: el proyecto construido agrupa 10 flores-árbol, pero se comporta como un sistema en espera, que puede crecer en cualquier momento o ser incluso replicado en otro lugar.

FUNCIÓN: Al reemplazar la estructura de carácter industrial existente, inserta en medio del bosque nativo del jardín botánico, el nuevo Orquideorama a modo de jardín a escala mayor y por medio de sus pétalos cubierta, restituye la forma del follaje faltante. Más que una cubierta, se construye una superficie superior con las cualidades lumínicas y ambientales de los follajes.

La arquitectura industrial, de amplias luces y cubiertas opacas se distancia ampliamente de lo que debe ser un Orquideorama: La estructura y apoyos de la nueva estructura, que generan luces de 21 mts, funcionan como patios vegetales y animales, que vinculan lo biótico al esfuerzo estructural.

Fig 51. Giros entrelazados.

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Fig 52. LA CAJA DE MADERA

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Daniel Bonilla, Giancarlo Mazzanti, Rafael Esguerra. © Roxana Gallego G.

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LA CAJA ABIERTA Proyecto de experimentación mediante el cual se intervino el edificio “La Caja de Madera”, localizado en la ciudad de Medellìn, Colombia.

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La Caja Abierta La Envolvente en la Arquitectura Paramètrica

04-1. PROYECTO DE EXPERIMENTACIÒN LA CAJA ABIERTA La idea nació a partir de la búsqueda de una edificación en la ciudad de Medellín, cuya envolvente fuese tan limpia, tan elemental que la intervención en ella causara un efecto fuese negativo o positivo, pero contundente. Para ello consideramos los factores de la forma, función y complejidad.

Para la forma, se estableció que la geometría que lo compusiera fuese limpia, sin muchas intervenciones o detalles para así hacer las veces de elemento escultural, como la arcilla en las molduras, y poder representar toda idea que el contexto sugeriese.

En cuanto a la funciòn, filtramos toda edificaciòn que no prestara un servicio a la comunidad y dejamos a consideración aquellos que reunieran gran afluencia de público y fuesen parte integral de conjuntos arquitectónicos potenciadores de cultura y esparcimiento.

Conforme a su complejidad, para garantizar en sí un proceso completo y detallado de la elaboración de la envolvente, optamos por las edificaciones cuyo material fuese maleable y cambiante, que al ejercer o intervenir sobre él, permitiese la adaptación a su contexto sin generar afectaciones visuales o físicas en el proyecto más que las necesarias sugeridas por la investigación.

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Fig 53. LA CAJA DE MADERA

Daniel Bonilla, Giancarlo Mazzanti, Rafael Esguerra. © MapGis Medellín

La Caja Abierta La Envolvente en la Arquitectura Paramètrica

Al estudiar exhaustivamente las edificaciones que contaban con una o varias de las características mencionadas, se concluyó que tanto el Pabellón Verde de Plaza Mayor como la Caja de Madera, localizados al occidente del Centro Administrativo Municipal y Departamental cumplían con lo establecido. Sin embargo, al volvernos frecuentes transeúntes del sector, evidenciamos un fenómeno que nos aclaró toda especie de dudas; a pesar de que se realizan varios eventos municipales en éste sector y reúne grandes multitudes, todo el conjunto de Plaza Mayor sirve a la ciudadanía en sus eventos y tiene gran apropiación, por otra parte, La Caja de Madera en su composición arquitectónica sufría de un gran desequilibrio: La afluencia multitudinaria acudía a su zócalo de servicios, pero la Caja como tal, permanecía vacía, de vez en vez se usaba para venta de tiquetes u oficios varios, pero nada más.

La visita a la Caja de Madera reflejó lo que las ciudades contemporáneas hacen a su arquitectura, la desconocen y la dejan pasar. Una imponente plazuela desértica y solitaria sirviendole a la nada, con dos o tres alcorques que nutrían de sombra a los insectos, y un edificio cerrado a todos, sin apropiación, como si funcionara de elemento escultórico para Plaza Mayor.

63 Fig 54. Fotograma Caja de Madera, Medellín.

La Caja Abierta La Envolvente en la Arquitectura Paramètrica

Por lo tanto y al indagar en las problemáticas que tenía la Caja de Madera, se procedería a realizar un estudio arquitectónico y espacial de la misma, detectando los puntos frágiles de ésta y buscando maneras para repotenciarla, poder alcanzar el nivel de afluencia peatonal a la que presentó Plaza Mayor, o incluso, superarla.

Fig 55. Una caja hermética.

Los objetivos establecidos fueron los siguientes: 1. Repotenciar la espacialidad de la Caja de Madera.

2. Integrar el interior con la plaza que lo enmarca.

3. Re-pensar la plaza como un lugar de reunión e instantes compartidos.

4. Otorgar carácter a la envolvente, dotándola de características de su contexto y viceversa.

Problemáticas especificadas:

Fig 56. Generar fluidez entre el interior y el exterior.

1. La intención y el esfuerzo de la doble piel se pierde con las placas de policarbonato tras los listones de madera.

2. El interior del edificio es un espacio muy grande que no es aprovechado, o no muestra ningún tipo de uso.

3. El edificio no responde a la plaza y no existe un diálogo entre su primer piso y el espacio público que lo rodea.

4. El asoleamiento y carencia de zonas verdes hacen que sea un lugar de aspecto árido y desaprovechado en la zona de Plaza Mayor.

Fig 57. Ensamblar la fluidez con la envolvente.

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La Caja Abierta La Envolvente en la Arquitectura Paramètrica

La caja cerrada

La caja abierta

Fig 58. Abrir la caja

Fig 59. Pliegues multidireccionales.

Ante las problemáticas establecidas, surgieron estrategias de mejoramiento y mitigación de los aspectos que estarían afectando directamente a la Caja de Madera, discriminándolos en orden de importancia de la siguiente manera:

1. ABRIR LA CAJA Abordando el problema más crítico que es el cierre que representa el edificio a su exterior, optamos por abrirla, llevar la caja a cada rincón de su contexto y enseñársela a los transeúntes, dando a todo el conjunto un mismo lenguaje mostrando accesibilidad y entendimiento de lo que proponen los edificios de la zona de Plaza Mayor, albergar las multitudes de manera sana y promoviendo el esparcimiento y la cultura.

2. LLEVAR LOS PLIEGUES AL INFINITO Al ser un elemento determinante en la forma y estructura de la Caja de Madera, transportarlos a todos los ámbitos colindantes; llevar los pliegues a la plazuela, al mobiliario, en defensa del asoleamiento, y mediante su mixtura con materiales diversos y ecológicamente amigables recrear microclimas amigables con el transeúnte que faciliten su estadía y permanencia en el nuevo conjunto.

Fig 60. Estrategias para dinamizar la envolvente.

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La Caja Abierta La Envolvente en la Arquitectura Paramètrica

3. DINAMIZAR LA CAJA Uno de los mayores retos al intervenir un cubo es cómo lograr que su tratamiento no afecte la noción geométrica que éste determina en su entorno, pero también una de las realidades sería que es inevitable que al querer dinamizarlo, prestarlo para nuevos proyectos puede cambiar la noción de lo que solía ser; es por ésto que mediante la parametría sería contundente el cambio, donde compartirá espacios con la plazuela en determinados momentos del día o conforme las actividades se presten para ello, pero inevitablemente haciendo a la caja parte permanente de todo lo que sucede allí.

Fig 61. Permitir el flujo directo a través de la caja.

Fig 62. Hacer de la envolvente una misma con el urbanismo.

4. UNIFICAR LENGUAJES En éste momento es evidente la diferencia entre los tres protagonistas del conjunto arquitectónico de La Caja de Madera; la plazuela, la Caja de Madera y el zócalo de servicios que ésta ofrece. La propuesta sería unificar el lenguaje con el cuál el proyecto transmitiría sus intenciones y dinámicas al transeúnte, invitándolo a recorrerlo y comprender que no sólo el zócalo de servicios sería lo habitable, que incluso lo que ofrece la Caja de Madera sería mucho más monumental.

Fig 63. Con el ensamblaje crear espacios dinámicos.

Fig 64. Generar niveles de espacialidad, de piso a techo.

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La Caja Abierta

Pérgola

La Envolvente en la Arquitectura Paramètrica

Mobiliario

1

Urbanismo

2

3

Fig 65. Sistema de estructura de armadillo para recolecciòn de la envolvente.

ENVOLVENTE MULTIESPACIAL Al evaluar la problemática de la superficie hermética de la Caja de Madera, se propone seguir el concepto de pliegues y estructura en paneles que ya propone y darles un fin distinto, ya la caja no “flotaría en el aire” como su fama lo proclama, ya la envolvente sería una misma con su entorno, bajaría, subiría, abastecería de espacios la plazoleta y sus corredores exteriores, dotándola de microespacios agradables y dinámicos que permitan diversas actividades.

Cada uno de los pliegues trae consigo una funciòn, los que caen al piso como urbanismo dan forma y demarcan caminos, los que llegan hasta flotar sobre el suelo son aquellos para el mobiliario urbano y que demarcarían la pauta para nuevas estancias en la plazuela y finalmente, las que llegan hasta la mitad de la estructura serían para la función de pérgolas para la sombra y adecuación de nuevos espacios al rededor de la Caja. Èsta ùltima se piensa intervenida con un mecanismo que le permita mutar en cuanto al espacio que ocupa, subir y meterse en la caja completamente para así conformar un nuevo espacio, libre para eventos de gran aforo y que puedan ser vividos desde la plazuela.

Fig 66. Pasos multinivel de la estructura en paneles.

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La Caja Abierta La Envolvente en la Arquitectura Paramètrica

Fig 67. 3D Proceso paramétrico realizado en Revit

Por medio de la creación de masas en revit es posible generar diferentes formas paramétricas, en el proceso, la envolvente de la caja de madera se convierte en pérgola, mobiliario y urbanismo en la plaza.

Fig 68. Sección transversal realizada en Revit

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Al “abrir la caja” se generan nuevas espacialidades que brindan al edificio y su contexto un mejor dialogo urbano.

La Caja Abierta La Envolvente en la Arquitectura Paramètrica

Fig 69. Imaginario 1 realizado en Lumion 6

El movimiento de la envolvente brinda espacios de sombra en el espacio pĂşblico, generando un mejor confort en el contexto urbano de la caja de madera.

Fig 70. Imaginario 2 realizado en Lumion 6

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Fig 71. Imaginario 3 realizado en Lumion 6

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Fig 72 . Sección longitudinal extraída de Revit

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Fig 73. Imaginario 4 realizado en Lumion 6

La pérgola principal enmarca al edificio dentro de su contexto y lo integra por medio de la continuidad de la envolvente hacía el mobiliario y el espacio urbano.

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La Caja Abierta La Envolvente en la Arquitectura Paramètrica

04-2 CONCLUSIONES. Con el paso del tiempo, la arquitectura ha expresado en su forma y constituciòn las acciones que diversos actores han plasmado sobre ella, ha sido reflexión y obra de grandes pensadores y a su vez, refugio de líderes. En ésta investigación tuvimos el gusto de descubrir, indagar e incluso vivenciar obras arquitectónicas que expresan nuestro presente, que desde lo físico son la reflexión de lo contemporáneo, y es que la arquitectura paramétrica y mucho más allá, la envolvente, son la clara muestra de ello. Al inicio nos planteamos la pregunta ¿cómo se materializan las formas complejas desarrolladas en la arquitectura paramétrica?, ahora, al final de todo logramos comprenderlo: La arquitectura paramétrica es un compilado de conocimientos de todo lo que ha sido la historia de la arquitectura, pues es la experimentaciòn material de lo que siempre se creyó imposible. Es la traducción de nuestra época en el edificio, donde estàn nuestra diversidad, contexto, territorio y multidireccionalidad cultural que mediante la materialidad demuestra nuestra influencia de la tecnologìa y como la hemos aprovechado para hacer espacios impensables. Todo èsto debido a que en nuestro proyecto de experimentaciòn aplicamos lo que los referentes arquitectònicos mundiales y locales nos mostraron; que la envolvente màs allà de forma, estructura, material o funciòn es lenguaje, es el puente entre la obra y la humanidad.

En la constituciòn de la obra pudimos comprobar que màs allà de preguntarnos ¿còmo se materializa? hablando de lo físico y los alcances estructurales que nos resultaron tan diversos y a la vez tan comunes, fue el intentar descifrar còmo desde el proceso de conceptualizaciòn las obras nunca dejaron su condiciòn de desafìo al diseñador, cuyas formas sinuosas representaron una tarea difìcil de materializar, pero con la bastedad de materiales y tècnicas ahora hacen parte de paisajes inigualables.

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Fig 74 Pabellón paramétrico por DIGFABMTY 1.0 © Alejandro Rodriguez

La Caja Abierta La Envolvente en la Arquitectura Paramètrica

Fig 75. Estructuras espectrales. © TRP 21

Gracias a las herramientas de representaciòn y dibujo digital, logra calcularse la cantidad de materiales y sugiere las tècnicas posibles para el desarrollo de la envolvente, herramientas nunca imaginadas por arquitectos como los modernistas por ejemplo. La cantidad de alternativas de materializaciòn es infinita, puesto que ahora el medio nos ofrece todo tipo de materiales, desde los extraidos in-situ hasta la posibilidad de impresiòn 3D, èsta ùltima facilita la construcciòn ràpida de todo tipo de estructuras, de hecho, la arquitectura paramètrica desde la impresiòn 3D facilitarìa la soluciòn de muchas problemàticas sociales sobre la constituciòn de vivienda en tiempos de necesidad, què bueno podrìa ser un mundo donde la tecnologìa y el desarrollo inmobiliario estuvieran de la mano de la sociedad. Si algo aprendimos de èste proceso investigativo fue que èstas envolventes y la parametrìa misma cambian espacios, condiciones y demarcan nuevas èpocas, por tanto es imperativo considerarla herramienta de desarrollo y apoyo de comunidades.

Con lo siguiente nos permitimos concluìr, tras dos años de explorar y descubrir la envolvente paramètrica, y es que su materializaciòn mediante programas de dibujo y planeaciòn en 3D, tècnicas diversas de construcciòn y desarrollo, mano de obra calificada y costos elevados son solo uno de los aspectos a destacar de la envolvente, debido a que esta y la pieza arquitectònica paramètrica han demarcado el comienzo de nuestra generación y establecido pautas para lo imposible. En nuestras manos reside el escuchar a los maestros que nos trajeron aquí a través de distintas etapas del arte y revolucionar el proceso, llevarlo a lo social y aún más allá, a nuevas generaciones e incluso, a nuevas envolventes.

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Fig 14. PROCESO DE CONSTRUCCIÓN HEYDAR ALIYEV CENTRE Fig 76. YINCHUAN MUSEUM OF CONTEMPORARY ART (MOCA) Zaha Hadid Architects waa (we architech anonymous) © Hadid Architects © Zaha NAARO © NAARO

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BIBLIOGRAFร A

Recursos mediante los cuales se fundamentรณ la investigaciรณn.

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Bibliografía La Envolvente en la Arquitectura Paramètrica

05-1. ÍNDICE DE FIGURAS Y TABLAS Núm Pág

FIGURAS

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Fig 1. CENTRE POMPIDOU METZ Shigeru Ban Arquitects © Didier Boy De La Tour.

Fig 2. FACHADA MASHRABIYAS Al Bahr Towers, Abu Dhabi © Christian Richters.

Fig 3. MUSEO GUGGENHEIM EN BILBAO Frank Gehry and Partners © Frank Gehry and Partners.

Fig 4. CRIPTA DE LA COLONIA GÜELL Antoní Gaudí © ALSEXPERIENCE | DISEÑO WEB: VISUALWEB. Fig 5. PROCESO DE CONSTRUCCIÓN HEYDAR ALIYEV CENTRE Centro/izquierda, centro/derecha. Zaha Hadid Architects © Zaha Hadid Architects.

Fig 6. PABELLÓN ALEMÁN PARA LA EXPOSICIÓN UNIVERSAL EN MONTREAL Frei Otto y Rolf Gutbrod © Frei Otto.

Fig 7. Cripta de la Colonia Güell.

Fig 8. Pabellón Alemán para la Exposición Universal.

Fig 9. Museo Guggenheim.

Fig 10. Estadio Nacional de Pekín.

Fig 11. Centre Pompidou-Metz.

Fig 12. Equipamiento del parque Shanhaitian.

Fig 13. Liverpool, Angelópolis.

Fig 14. PROCESO DE CONSTRUCCIÓN HEYDAR ALIYEV CENTRE Zaha Hadid Architects © Zaha Hadid Architects.

Fig 15. Galaxy Zoho, Zaha Hadid.

Fig 16. Estructura conceptual, Mediateca de Sendai.

Fig 17. Serpentine Pabillion.

Fig 18. Análisis de subcategorías.

Fig 19. Análisis de subcategorías.

Fig 20. Programas de diseño digital.

Fig 21. Diseño tridimensional en Autocad.

Fig 22. Diseño tridimensional en Revit.

Fig 23. Diseño tridimensional del Estadio Nacional de Pekín.

Fig 24. Modelado 3D en Rhinoceros.

Fig 25. Pabellón modelado en Rhinoceros, renderizado en Keyshot.

Fig 26. Vectorización en Grasshopper.

Fig 27. Conexiones de algoritmos para la parametrización del modelo desde Grasshopper.

Fig 28. FUNDACIÓN LOUIS VUITTON Frank Gehry and Partners © Jacques Burga Fig 29. Estructura primaria.

Fig 30. Estructura secundaria.

Fig 31. Marco de madera y acero.

2 6 8 10 12 14 16 16 17 17 18 19 19 22 24 26 27 28 29 29 30 31 32 33 34 35 36 37 39 40 40

Núm Pág 41 Fig 32. Paneles de vidrio.

41 Fig 33. Paneles de vidrio de las velas.

42 Fig 34. Envolvente.

42 Fig 35. Plantas por nivel.

43 Fig 36. Proyecto actual.

44 Fig 37. Forma y estética.

45 Fig 38. Materialidad.

45 Fig 39. Esquema proyectual de la estructura.

46 Fig 40. Forma y envolvente.

47 Fig 41. CENTRO POMPIDOU -METZ Shigeru Ban Architects © Shigeru Ban Architects.

49 Fig 42. CENTRO POMPIDOU – METZ Centro - Derecha, Centro – Izquierda Shigeru Ban Architects © Shigeru Ban Architects.

51 Fig 43. LA CAJA DE MADERA Daniel Bonilla, Giancarlo Mazzanti, Rafael Esguerra. © Roxana Gallego G. 52 Fig 44. Envolvente Colegio Lusitania Paz. 55 Fig 45. Estructura de doble fachada.

55 Fig 46. Orquideorama, Jardìn Botànico Medellìn.

COL. 56 Fig 47. Estructura de pétalos.

57 Fig 48. Estructura de refuerzo.

57 Fig 49. Colmena fractal.

58 Fig 50. Geometría modular aplicada en las cubiertas.

58 Fig 51. Giros entrelazados.

59 Fig 52. LA CAJA DE MADERA Daniel Bonilla, Gian60 carlo Mazzanti, Rafael Esguerra. © Roxana Gallego G. 62 Fig 53. LA CAJA DE MADERA Daniel Bonilla, Gian63 carlo Mazzanti, Rafael Esguerra. © MapGis Medellín.

64 Fig 54. Fotograma Caja de Madera, Medellín.

64 Fig 55. Una caja hermética.

64 Fig 56. Generar fluidez entre el interior y el exterior.

65 Fig 57. Ensamblar la fluidez con la envolvente.

65 Fig 58. Abrir la caja 65 Fig 59. Pliegues multidireccionales.

65 Fig 60. Estrategias para dinamizar la envolvente.

66 Fig 61. Permitir el flujo directo a través de la caja.

66 Fig 62. Hacer de la envolvente una misma con el urbanismo.

66 Fig 63. Con el ensamblaje crear espacios dinámicos.

66 Fig 64. Generar niveles de espacialidad, de piso a techo.

Fig 65. Sistema de estructura de armadillo para re-

Bibliografía La Envolvente en la Arquitectura Paramètrica

colecciòn de la envolvente.

Fig 66. Pasos multinivel de la estructura en paneles.

Fig 67. 3D Proceso paramétrico en Revit.

Fig 68. Sección transversal extraída de Revit.

Fig 69. Imaginario 1 realizado en Lumion 6.

Fig 70. Imaginario 2 realizado en Lumion 6.

Fig 71. Imaginario 3 realizado en Lumion 6.

Fig 72. Sección longitudinal extraída de Revit.

Núm Pág Núm Pág 67 71 Fig 73. Imaginario 4 realizado en Lumion 6.

67 Fig 74 Pabellón paramétrico por DIGFABMTY 1.0 © 72 Alejandro Rodriguez 68 73 Fig 75 Estructura espectrales © TRP 21 74 Fig 76. Yinchuan Museum of Comteporary art 69 (MOCA) waa (we architech anonymous) © NAARO © NAARO 70

TABLAS

Núm Pág

Tabla 1. Línea de tiempo Envolventes Paramétricas.

Tabla 2. Mapa conceptual Env olvente Paramétrica.

20 25

05-2. BIBLIOGRAFÍA Mc Lean, W. Silver, P, (2008), Introducción a la tecnología arquitectónica, Londres, Inglaterra, Parramón.

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Impreso en MedellĂ­n, Colombia.

06 de junio de 2017 Facultad de Arquitectura e IngenierĂ­a Arquitectura