Tensoestructuras

GUÍA BÁSICA DE DISEÑO

2012

EDICION DIGIT AL

“Tensoestructuras” Guía bá sica de diseño P r i me r a E d i c i ó n 2 0 1 2 Lima - Perú

M a t er ia l ed u ca t ivo P r oh ib id a su r ep r od u cción com er cia l

DOWNLOAD Versión 4.8:

http://es.scribd.com/doc/68823104/Tensoestructuras VERSIÓN LIBRO DIGITAL formato PDF :

Descarga directa del documento para IPAD, tablets y smartphone. Guía básica de TENSOESTRUCTURAS

Prof. Alberto Marroquín

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P R O L O G O D E L AU T O R El objetivo del presente documento es el de exponer los principios básicos y conceptos de una estratetegia de diseño estructural basada en la aplicación del esfuerzo de tracción al material (cables y membranas) que dan origen a un grupo de sistemas constructivos muy eficientes y de alto desempeño denominados TENSOESTRUCTURAS. La guía básica prioriza los conceptos y premisas necesarias para comprender estos sistemas que siguen una metodología particularmente diferente a la que empleamos para resolver los sistemas constructivos convencionales, una variable fundamental en el diseño eficiente de las tensoestructuras es la interdependencia entre ESTRUCTURA y FORMA ( s i n c l á s t i c a / a n t i c l á s t i c a ) q u e p r o c u r a m o s l o g r a r a t r a v é s d e l “ fo r mfi n d i n g ” En un escenario de cambio de paradigmas hacia modelos de CIUDAD SOSTENIBLE con actores sociales cada vez más concientes de un uso racional de la energía y medios de transporte alternativos libres de polución, consideramos también fundamental difundir las tensoestructuras como una alternativa eficiente y de mínimo impacto en el ecosistema. Para esta edición hemos decidido migrar del texto impreso en papel al formato digital de hipertexto por la facilidad para su administración en las redes y los recursos que ofrece en proporcionar enlaces a material educativo , videos y webs de empresas que fabrican tensoestructuras. Finalmente la denominada “Sociedad de la información” nos aproxima a esa meta alcanzada décadas atrás en los países más avanzados en IDH (Indice de desarrollo humano) donde las claves del “bienestar social” estan en crear CONCIENCIA, proveer Educación y contribuir en brindar mayor accecibilidad al conocimiento científico. Guía básica de TENSOESTRUCTURAS Prof. Alberto Marroquín 3

Indi c e Introducción ……………………………………………………………………………………… 5 Marco referencial

Arquitectura en la era de la información……………………………………………… 7

Desarrollo sostenible, eficiencia estructural y valor estético ………….…………… 9

Marco Teórico

Evolución histórica ……………………………………………………………………… 15 Frei Otto y el Instituto de Estructuras Ligeras……. ……..…………………………… 23

Tensoestructuras:

o Membranas Tensionadas………………………………………………………39 o Estructuras neumáticas…………………………………………………………42 o Tensegritis………………………………………………………………………… 46 o Tensairitis. ………………………………………………………………………… 50 Métodos de diseño

Buscando la forma óptima ( Formfinding ) …………...………………..…………… 52

Modelos analógicos y digitales ……………………….…………………………………54

Fabricación de Tensoestructuras:

Materiales…………………………………………………………………………………… 72

Sistemas de unión y fijación……………………………………………………………… 78

Maquinaria y tecnología de proceso…………..………………………………………… 79

Proyectos de tensoestructuras …………………………………………………………… 91

123 Enlaces recomendados ……………………………………………………………………

ANEXOS:

Construcción de modelo a escala. ………………….………………………………… 129

Software de diseño asistido………………………………..…………………………… 133

Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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TENSOESTRUCTURAS Guía básica de diseño Autor: Arqto. Luis Alberto Marroquín Rivera Palabras clave: Tensoestructuras, membranas estructurales, tensairitis, tensegritis, sistemas estructurales de alto desempeño. INTRODUCCION Al entrar al tercer milenio, los cambios acelerados en el escenario social y tecnológico han repercutido considerablemente en la forma como producimos nuestros artefactos y objetos, incluidos dentro de este proceso los edificios. El desarrollo de programas informáticos especializados y la disponibilidad de nuevos materiales sintéticos, han sido elementos importantes en la configuración estructural de la reciente arquitectura.

Hotel Burj Al Arab, Dubái

Pabellón Burham. Chicago - Zaha Zadid

Estadio Allianz Arena - Alemania Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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El actual documento es una “Guía básica de diseño de tensoestructuras” , pretende dar una visión panorámica del proceso de concepción y fabricación de

un grupo

de

sistemas

estructurales muy eficientes que tomaron notoriedad a mediados del siglo XX y que actualmente han sido reunidos bajo el término de “tensoestructuras”, los cuales están basados en la utilización de membranas estructurales tensadas, para lo cual arquitectos e ingenieros aplican un enfoque particular de diseño y procesos de aproximación a la forma del proyecto distintos a los usados en los sistemas constructivos convencionales. La evolución y perfeccionamiento de herramientas digitales (1) para el diseño asistido de estructuras no convencionales, así como los avances en la producción textil con fibras de alta resistencia y materiales sintéticos de la industria aeroespacial a costos accesibles, han hecho posible su acelerada difusión en todo el mundo, principalmente para cubrir grandes espacios y para el revestimiento de edificios como : estadios, coliseos, terminales de pasajeros, centros comerciales, pabellones de exposición así como en la remodelación de diversas infraestructuras para espectáculos. Intentaremos a través de las siguientes páginas presentar al lector una visión integral (2) de este campo de la tecnología constructiva mediante

una exposición de los conceptos

elementales, criterios para generación de formas (FORMFINDING) que se aplican en los proyectos de tensoestructuras, materiales empleados, detalles constructivos, enlaces con profesionales y finalmente una anexo con material pedagógico.

Estación surtidora de combustible ( ) En sección final se brinda un ANEXO con material pedagógico y un enlace para descargar el software “FORMFINDER” una herramienta digital que se complementa con el diseño a partir de modelos a escala, útil para los que deseen iniciarse en el diseño de coberturas en base a MEMBRANAS. 1

( 2 ) Para los que deseen profundizar en algunos tópicos, este documento aprovechará las ventajas que ofrece el HIPERTEXTO brindando enlaces de internet a documentos, videos y páginas donde se desarrollan temas específicos y que sería imposible incorporar a esta guía general que tiene como objetivo principal brindar una visión panorámica. Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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MARCO REFERENCIAL Arquitectura en la era de la información El “movimiento moderno” en la arquitectura del siglo XX reflejó el espíritu de una época, la sociedad industrial y la máquina como uno de los paradigmas de la construcción, que se condensó en la célebre frase de Le Corbusier, “La casa es una máquina para vivir” aludiendo a la precisión, producción en serie y sistematización de sus componentes, de ahí sus referentes y analogías de arquitectura con autos en “Vers une architecture” (1923).

Actualmente no solo nos desenvolvemos en una sociedad industrializada sino además hemos devenido en una sociedad mediática basada en el conocimiento, un flujo permanente de información a través de las redes en el ciberespacio y una economía globalizada con una creciente conciencia orientada hacia políticas medioambientales.



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En este escenario las tensoestructuras se han consolidado como una solución alternativa por su eficiencia energética, alto desempeño y su adaptabilidad a diversos contextos del nuevo urbanismo y sociedad mediática. Los códigos de las ciudades contemporáneas han creado la necesidad que los edificios públicos sean también emisores explícitos de mensajes dentro del contexto urbano, un ejemplo lo representa el Estadio Allianz Arena (Alemania) obra realizada por los arquitectos Herzog & de Meuron para el mundial de fútbol del 2006, el revestimiento externo del estadio está compuesto de 2.874 paneles romboidales metálicos y cojines neumáticos de ETFE (copolímero de etileno-tetrafluoretileno). Cada panel además de actuar como aislante térmico, puede iluminarse de manera independiente de color blanco, rojo o azul. La intención es alumbrar simbólicamente los paneles en cada partido con los colores de los respectivos equipos locales, el Equipo del Bayern de color rojo y TSV 1860 München de azul y finalmente de color blanco cuando juega de local la selección alemana como lo vemos en las tres imágenes adjuntas.



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Desarrollo sostenible (3) El objetivo es definir proyectos viables y reconciliar los aspectos económico, social, y ambiental de las actividades humanas; "tres pilares" que deben tenerse en cuenta por parte de las comunidades, tanto empresas como personas: Sostenibilidad económica: basada en actividades que se mueven hacia la

sostenibilidad ambiental y social, siendo financieramente posibles y rentables. Sostenibilidad social: basada en el mantenimiento de la cohesión social y de su

habilidad para trabajar en la persecución de objetivos comunes. Sostenibilidad ambiental: compatibilidad entre la actividad considerada y la

preservación los ecosistemas. Incluye un análisis de los impactos derivados de la actividad considerada en términos de flujos y consumo de recursos renovables, así como en términos de generación de residuos y emisiones. En tal dirección las tensoestructuras contienen los componentes que las hacen económica, social y ambientalmente viables (4), en este escenario de mayores demandas para una arquitectura sostenible al poseer las siguientes características: • Coberturas eficientes y ligeras a partir de materiales de mínimo peso y masa. • Superficies con materiales translúcidos que favorecen una iluminación natural. • Materiales reciclables que no dañan el entorno natural. • Aislamiento acústico y ambiental que mejoran el confort del usuario sin necesidad de recurrir a equipos electromecánicos para refrigeración o calefacción. • Posibilidad de integración formal con los diversos patrones culturales, tipologías locales y códigos de la arquitectura regional en cada continente.

Patio de Mezquita en Madinah, acondicionado con un sistema de coberturas retráctiles (umbrellas) para atenuar los 40º C de temperatura. http://www.sl-rasch.de/ Arq. Bodo Rasch

(

3

)

(4 )

Oñate, J. J., Pereira, D., Suárez, F., Rodríguez, J. J., & Cachón, J. (2002). Evaluación Ambiental Estratégica: la evaluación ambiental de Políticas, Planes y Programas. Madrid: Ediciones Mundi-Prensa Recomendamos el documental : http://www.rtve.es/alacarta/videos/el-vinculo-con-la-tierra/vinculo-

tierra-factura-del-progreso/616217/



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Eficiencia estructural Las ventajas de optimizar y reducir de forma eficiente la cantidad de material constructivo, se traducen en mejores condiciones de resistencia frente a las fuerzas de la naturaleza, al reducir la masa del edificio es menos vulnerable al colapso en zonas sísmicas. Otro gran beneficio es el ahorro energético en la producción y combustibles por traslado de los componentes constructivos que se traduce en un menor costo e impacto sobre el medio ambiente. Estas ventajas sumadas al desarrollo industrial de nuevos materiales con gran resistencia a las deformaciones y poco peso específico, ponen

a nuestro alcance un

sistema constructivo con gran potencial para cubrir extensos espacios.

Estadio Unico de La Plata, Argentina Architects: Roberto Ferreira & Arquitectos Asociados / Empresa Constructora: Birdair



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Valor estético Uno de los aportes de las tensoestructuras radica en su potencial para generar arte y valor agregado como componente del proyecto arquitectónico. Las tensoestructuras al estar fabricadas con materiales muy livianos poseen particulares características como: transparencia, ligereza, luminosidad y geometrías de suaves curvas que al integrarse al proyecto, generan una composición de contrastes con la tectónica del edificio (Ligero/Pesado, Transparente/Opaco, Curvo/Plano).

Terminal de pasajeros en Aeropuerto de Dublín / Architects Pascall + Watson Estas características hacen que empresarios e inversionistas soliciten frecuentemente a los diseñadores la incorporación de tensoestructuras como un plus o VALOR AGREGADO para centros comerciales, espacios de espectáculos y entretenimiento.

SUN VALLEY PAVILION (Idaho – EE.UU.) En el anfiteatro se logra la armonía a través del contraste de las suaves curvas, transparencia y ligereza de la tensoestructura, sobre un marco de fondo conformado por muros revestidos en piedra. Design: FTL Design Engineering Studio / Architect: FTL Design Engineering Studio, RLB Architects Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Hotel Burj Al Arab, Dubái ( año: 2,000 ) Architec : Tom Wright of Atkins Middle East

Membrana para Fachada, el material es parte esencial de la propuesta para inspirar LA METAFORA del edificio que se integra al MAR a partir de una geometría de curvas que emulan una tecnología naviera y tectónica de embarcaciones marítimas.



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Las tensoestructuras son usadas como elementos del diseño urbano para revalorar espacios públicos como este proyecto japonés situado en una Bahía dedicado a la observación de aves y fauna costera.



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Las Estructuras neumáticas llegan a cubrir fácilmente luces de más de 100 metros de distancia, en la imagen podemos apreciar esta cobertura empleada para cubrir totalmente un Estadio de beisbol en Japón, considerada una de las regiones con mayor actividad sísmica del planeta.



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MARCO TEORICO Los especialistas consideraron apropiado en el contexto de habla castellana denominar a este grupo de sistemas constructivos como TENSOESTRUCTURAS a diferencia de los términos anglosajones “structural membranes” y “tensile structures” que son los más utilizados en el ámbito industrial, comercial y académico, que se reúnen permanentemente en congresos internacionales donde se aborda la misma temática. Las tensoestructuras agrupan a los siguientes sistemas: I.

Membranas tensionadas.

II.

Tensegritis.

III.

Estructuras neumáticas.

IV.

Tensairitis.

Blue Office Architecture / Airlight Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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El denominador común a estos cuatro grupos radica en el esfuerzo de tracción como estrategia principal para la configuración de la estructura, ya sea por geometría de doble curvatura de la superficie, sistemas de tracción de cables o por presión de gases en la membrana (coberturas neumáticas y tensairitis). Los sistemas estructurales donde predomina el esfuerzo de tracción se caracterizan por requerir un mínimo de masa logrando una mejor performance, a diferencia de los sistemas 5

constructivos de “masa activa” (Engel 1970)( ) como el hormigón armado, donde predomina una gran cantidad de material en vigas y columnas para asimilar los elevados esfuerzos que se generan por las cargas, sobre dimensionamiento por normativa sismo resistente y principalmente para resistir el propio peso de la estructura (carga muerta).

H. Engel (1970)

En la naturaleza, las telas de araña representan un excelente modelo de eficiencia estructural 6

basado en el esfuerzo de tracción ( ). Elaboradas para atrapar insectos en vuelo, el material de la fibra con la cual está construida posee propiedades mecánicas resistentes superiores al acero y con mayor elasticidad que el nylon que le permiten absorber y disipar gran cantidad energía.

(5) H. ENGEL

http://www.peruimage.com/001_carlos/001_Library/arquitectura/sistema_de_estructuras.pdf

(6) La naturaleza representa una infinita fuente de inspiración

para la creación de estructuras , se ofrece un desarrollo del tema en esta ponencia presentada en ADAPTABLES 2006 / Eindhoven : DISEÑO DE ESTRUCTURAS ADAPTABLES INSPIRADAS EN LA NATURALEZA DOWNLOAD : http://es.scribd.com/doc/45175579/ESTRUCTURAS-ORGANICAS



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Reconstrucción de Puente colgante inca (Tacna - Perú, luz cubierta 70 metros) Este principio de eficiencia estructural de los sistemas constructivos que trabajan a tracción fue la técnica en la que se basaron los ancestrales puentes colgantes construidos por los INCAS en Perú, los que fueron empleados para unir los caminos de su amplio imperio. Representan una muestra de la eficiente técnica lograda hace más de cinco siglos al cubrir luces entre 70 y 100 metros para atravesar abismos y cruzar ríos, los puentes se confeccionaban y tejían utilizando fibras vegetales que conformaban sogas de distintos diámetros.

Puente colgante de Q'ESWACHAKA construido con las técnicas tradicionales incas - Cuzco

Fuente: http://www.patronatomachupicchu.org/qeswachaka.html Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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MORADAS NOMADAS Y TECNOLOGIAS ADAPTABLES DEL PASADO

Antigua pintura China donde se representa una cobertura textil – Fuente : Arquitectura sin Arquitectos

Tiendas nómadas - IRAN

“Tipis” Habitad portátil de los pueblos originarios de las llanuras en Norteamérica Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Tiendas de beduinos en el Sahara La ancestral actividad nómada, desplazamientos militares y procesos de migración de diversas culturas en todo el planeta, generó la necesidad de encontrar soluciones eficientes para habitad temporales en base a textiles y materiales ligeros con técnicas constructivas desmontables y fácilmente transportables, las tiendas de campaña, tipis y yurtas son el producto de

años de conocimientos empíricos que fueron dando forma a los variados

diseños que apreciamos en diversas culturas. Hoy en día los avances en los campos del diseño industrial están retomando estrategias del pasado incorporando coberturas textiles en múltiples diseños. Un ejemplo contemporáneo lo apreciamos en el concepto de casa rodante “OPERA”, proyecto dirigido por Rob G. Vos en Holanda que combina materiales de la tecnología automotriz y una cobertura ligera desplegable, logrando un espacio móvil y ligero para usuarios aficionados al camping.

“Opera” Holanda (2010) http://www.ysin.co.uk/show/nl/content/3,1 Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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EL CAMBIO DE PARADIGMA

En la búsqueda de cubrir mayores distancias los antiguos romanos desarrollaron el “arco” que permitió construir mejores puentes y acueductos, siglos después en la era industrial con la producción de acero y concreto los puentes lograron cubrir mayores luces, pero fue a inicios del siglo XIX cuando se cambió de paradigma y se reemplazó el diseño con arcos a COMPRESION por el modelo de puentes con torres y cables colgantes a TRACCION.

El diseño de puentes con cables colgantes permitió cubrir grandes distancias para atravesar ríos e integrar centros poblados separados por kilómetros de distancia.



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Las instalaciones deportivas de la Villa Olímpica de Tokio (1964) diseñada por Kenzo Tange, lograron conjugar la armonía del diseño tradicional japonés con la tecnología contemporánea. Para este diseño Kenzo Tange utilizó una configuración estructural basada en una red de cables de acero a tracción que se canalizaban hacia un marco curvo de concreto fusionado a unos mástiles, muy similares a la configuración estructural utilizada en los puentes colgantes.



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USO DEL ESFUERZO DE TRACCION EN EL DISEÑO CONTEMPORANEO La búsqueda

de mayor eficiencia estructural y uso racional del material en el diseño

contemporáneo también se reflejó en objetos de uso cotidiano, “El Velero” diseñado en 1939 por Franco Albini concibió una estantería en base a cables que se suspendían de un par de mástiles de madera como se aprecia en la imagen inferior, logrando de ese modo un original diseño eficiente, ligero y estructuralmente seguro. Otro ejemplo los vemos en el modelo de tienda “Bikamper” que integra una membrana con la estructura rígida de la bicicleta para proporcionar un cómodo espacio para acampar.

“ Il Veliero” , diseñado por Franco Albini

Topeak Bikamper. Tienda de campaña (bike+camper) EL OJO DEL MILENIO - Londres


En el siglo XIX la invención de la rueda de bicicleta con radios a tracción produjo un gran avance en la expansión este medio de transporte aligerando su peso y logrando una mejor estructura y desempeño. Este mismo principio de gran eficiencia estructural fue usado por los diseñadores del OJO DEL MILENIO en la ribera del Támesis para construir un mirador de 135 metros de altura, consta de un anillo estructural que se sostiene con cables de acero tensados hacia el eje. Prof. Alberto Marroquín 22

Frei Otto y el Instituto de Estructuras Ligeras de la Universidad de Stuttgart Las tensoestructuras lograron alcanzar un impulso y desarrollo avanzado hasta después de la Segunda Guerra Mundial. Hasta aquel entonces, nadie había resuelto totalmente los problemas de una forma estructuralmente eficiente y sus complejos cálculos de resistencia de materiales, sumados a las dificultades de fabricación de membranas con tejidos resistentes a los elevados esfuerzos de tracción. Fue labor de algunos pioneros aislados que hicieron valientes intentos, pero con poco éxito. En la década de los 50’s Frei Otto fue la figura clave en el desarrollo de las tensoestructuras, fue el primero en llevar lejos las soluciones geométricas simples a formas más complejas, sin la limitación de los complicados de métodos de cálculo.

FREI OTTO

Centro olímpico de Natación, Diseñado por Günter Behnisch & Frei Otto para los Juegos Olímpicos de Munich en 1972. Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Estudio sistematizado de las tensoestructuras por Frei Otto Las investigaciones que lideró Frei Otto abarcaron principalmente el estudio de los principios que rigen los sistemas constructivos ligeros, empezando por un análisis histórico de soluciones hechas por antiguas civilizaciones como la Romana, recreación en pruebas de laboratorio, elaboración de prototipos y realización de edificaciones aplicando los diversos sistemas de membranas, estructuras neumáticas, mallas o redes de cables y estructuras catenarias.

Estadio de Múnich- Alemania (1972) Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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El secreto del éxito de Otto se encuentra en su estudio sistematizado de FORMAS DE LA NATURALEZA, partiendo desde los procesos de auto-formación de burbujas de jabón, configuración de cristales, plantas microscópicas y sistemas de ramificación en árboles. Otto comprobó que en los diseños de la naturaleza se crean formas muy eficientes a partir del 7

uso de un mínimo de material como producto de la evolución de miles de años ( ).

En la década de los sesenta fundó el Instituto de estructuras Ligeras (ILEK) como parte de la Universidad de Stuttgart en Alemania. En este instituto reunió a un grupo de expertos en el desarrollo de sistemas constructivos y estructurales, para continuar con el proceso de evolución e innovación de nuevas alternativas en construcción ligera.

(7 )

Se recomienda al lector visualizar la producción realizada por la BBC: “El Diseño en la Naturaleza” , en el link adjunto se ofrece un extracto de la serie documental emitida por Discovery Channel http://youtu.be/Vl7DVmoImbU Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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En el ILEK se desarrollaron innumerables modelos experimentales y prototipos a escala para la compresión y análisis de los principios constructivos u operacionales de organismos naturales susceptibles de ser copiados o aplicados al mejoramiento de la tecnología constructiva existente. Radiolarios, diatomeas y diversos organismos microscópicos eran analizados para comprender los principios de una configuración eficiente de la materia. (8)

Actualmente el ILEK es dirigido por el profesor Werner Sobek ( http://www.uni-

stuttgart.de/ilek/ ) El instituto desarrolla una agenda con temas de investigación que abarcan diversos tópicos como: arquitectura sostenible, estructuras inteligentes, desarrollo de nuevos materiales, coberturas adaptables, urbanismo del futuro y eficiencia energética.

(8 )

Para los que deseen profundizar en este tópico sobre LA SISTEMATIZACION DE LA FORMA RESISTENTE Y DISEÑOS DE LA NATURALEZA está disponible en lengua castellana una tesis doctoral de la Universidad Politécnica de Valencia – España realizada por el arquitecto Juan Songel G. donde se investiga y documenta todos los aportes de FREI OTTO en el campo de la construcción ligera. Link: http://riunet.upv.es/handle/10251/2346 Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Actualmente el ILEK desarrolla investigaciones relacionas con sistemas constructivos ultraligeros, y experimentación de prototipos con nuevos materiales.



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LAS PUBLICACIONES DEL ILEK El estudio realizado por el ILEK en la Universidad de Stuttgart generó a partir de los años ‘60s

la publicación de una importante cantidad de escritos entre artículos y libros que

compendiaron las formas

investigaciones sobre las geometrías y procesos de generación de

en la naturaleza para su correlación con una arquitectura estructuralmente y

eficiente, Queremos destacar la colección de investigaciones catalogadas como I L que se inició en 1969 con el título:”IL 1 Minimal nets” y continuó hasta la década de los 90’s.

En la colección de 41 tomos se abordan múltiples títulos relacionados con el TEMA de la eficiencia en construcción : IL 5 Coberturas convertibles / IL 6 Biología y edificación / IL14 Arquitectura Adaptable / IL23 Forma, Fuerza y Masa / IL 26 Naturaleza y Arquitectura / IL 28 Diatomeas / IL 33 Radiolaria / IL 37 Arquitectos del pasado / IL 32 Construcciones Ligeras en la Naturaleza./ IL 41 Edificando con inteligencia. Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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INFLUENCIA DEL INSTITUTO DE ESTRUCTURAS LIGERAS A NIVEL INTERNACIONAL

Por las aulas del ILEK se especializó a varias generaciones de arquitectos e ingenieros provenientes de todo el mundo y que marcaron una línea de desarrollo en el campo de la tecnología constructiva ligera. Por el ILEK también pasaron

arquitectos reconocidos que

complementaron su formación técnica entre ellos Renzo Piano, Peter Stromeyer, Rob Krier, Nicolas Goldsmith, Bodo Rasch.

Frei Otto’s family tree Map of Influence

Sede del ILEK en el interior del Campus de la Universidad de Stuttgart, la cobertura está conformada por una malla de cables de acero y láminas de madera. Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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DE UNA ECONOMIA DE HIPER CONSUMO A UN MODELO SOSTENIBLE Ha transcurrido un siglo desde el cambio de paradigma que representó el movimiento moderno en la arquitectura y el uso racional de materiales como el hormigón, acero y vidrio. Los aportes de visionarios como: P. Nervi, F.Candela, Bucky Fuller, Frei Otto nos señalaron un camino hacia la eficiencia de la construcción, lamentablemente las

“coyunturas

financieras, economías especulativas y corrupción propiciada por multinacionales se convirtieron en PARADIGMAS de rentabilidad a corto plazo generando una INDUSTRIA del derroche y lo banal. Edificios ineficientes y con una obsolescencia programada (9) en sus componentes, en un escenario con gobiernos y lobbies que promovieron por décadas el uso de combustibles fósiles, relegando el desarrollo e investigación de energías renovables.

Aumento del agujero de la capa de ozono

Desarrollo de energías renovables

Lamentablemente las consecuencias de este derroche energético y contaminación del planeta tendrán que asumirlas las futuras generaciones si no se toma conciencia del efecto negativo que resulta edificar, derrochar recursos y energía de forma irresponsable, cabe recordar un extracto de la célebre carta que escribió el Jefe Seattle en 1856:

“ …….Ustedes deben enseñar a sus niños que el suelo bajo sus pies es la ceniza de sus abuelos. Para que respeten la tierra, digan a sus hijos que ella fue enriquecida con las vidas de nuestro pueblo. Enseñen a sus niños lo que enseñamos a los nuestros, que la tierra es nuestra madre. Todo lo que le ocurra a la tierra, le ocurrirá a los hijos de la tierra. Si los hombres escupen en el suelo, están escupiendo en sí mismos. Esto es lo que sabemos: la tierra no pertenece al hombre; es el hombre el que pertenece a la tierra. Esto es lo que sabemos: todas las cosas están relacionadas como la sangre que une una familia. Hay una unión en todo. Lo que ocurra con la tierra recaerá sobre los hijos de la tierra. El hombre no tejió el tejido de la vida; él es simplemente uno de sus hilos. Todo lo que hiciere al tejido, lo hará a sí mismo…….” Fuente: http://www.ciudadseva.com/textos/otros/seattle.htm (9 )

Recomendamos el documental “COMPRAR, TIRAR, COMPRAR” de la TV de Cataluña, España donde se aborda el tema de la obsolescencia programada en la fabricación de artefactos caseros. Disponible http://www.rtve.es/television/documentales/comprar-tirar-comprar/directo/ Guía básica de TENSOESTRUCTURAS Prof. Alberto Marroquín 30

UNIVERSIDADES Y CENTROS DE INVESTIGACION La investigación y estudio de las tensoestructuras en las universidades latinoamericanas aún está en sus inicios, existe un notorio vacío en la educación superior ligado a las tecnologías constructivas de vanguardia en los países de nuestra región, producto de una INERCIA mental con escasos presupuestos destinados para INVESTIGACION & DESARROLLO. La formación universitaria en Latinoamérica está pasando por un proceso de transformación y revisión de sus modelos educativos, el viejo concepto de “universidad” como claustro para la transferencia de conocimientos y la ortodoxa visión de sus autoridades para la dedicación de sus docentes en ser limitados a tareas de capacitación como si se tratase de una escuela de oficios, ha quedado relegado en el tiempo. Se suma a este escenario la proliferación indiscriminada de Escuelas de Arquitectura, maestrías y doctorados, como política de rentabilidad a corto plazo y como maniobras de mercadeo en desmedro de la FORMACIÓN PROFESIONAL. El deterioro de la imagen y prestigio de las universidades en Latinoamérica, es consecuencia de la falta de regulación del Estado y la corrupción en los organismos destinados a tal fin. Esto nos plantea una reflexión, ante la pregunta, ¿Qué estrategias seguir para aproximarse a los estándares de educación superior logrados en las UNIVERSIDADES de los países más desarrollados? Ante este escenario y enmarcado dentro del ámbito académico consideramos necesario incorporar

tres estrategias oportunas ya utilizadas en prestigiosas universidades, que

permitirían elevar el nivel y la calidad de la formación superior para los futuros profesionales de nuestra región, en esta iniciativa son los propios estudiantes quienes deben asumir el rol de liderazgo en la mejora de calidad y nivel profesional de su formación: • LA ACREDITACION COMO MECANISMO DE CONTROL Y REGULACION Muchas Escuelas de arquitectura efectúan procesos de diagnóstico y auto evaluación de sus planes de estudios, como parte de una política de actualización y mejoramiento de sus servicios educativos, sin embargo estas prácticas tienen sus limitaciones en la objetividad de los resultados al ser juez y parte en el proceso de evaluación, es por esta razón que muchas universidades de prestigio recurren a una entidad externa para realizar un proceso OBJETIVO Y RIGUROSO de evaluación de sus planes de estudios y el nivel de competencia de sus estudiantes . Existen varias agencias de acreditación en el mundo cabe mencionar las siguientes: •

European University Association - EUA -

•

European Network For Quality Assurance in Higher Education – ENQA –

•

Information Network of Education in Europe – EURYDICE –



31

•

The Royal Institute of British Architects: RIBA

El R.I.B.A.

(10)

es la Agencia de Acreditación Internacional de carreras de

Arquitectura más prestigiosa del mundo. Desde 1837 está dedicada a promover la calidad de la formación de arquitectos. Comenzó evaluando sólo a universidades inglesas, entre ellas a Oxford y Cambridge. Desde 1928 extendió su alcance a todo el mundo. A diferencia de otras agencias de acreditación, que se focalizan en garantizar la calidad de las carreras a partir del nivel de los profesores, el contenido del plan de estudios y los edificios, el RIBA considera que lo más importante es asegurar que los graduados sean competentes y superen sus estándares de nivel y calidad (11). • CREACION DE INSTITUTOS DE INVESTIGACION.- Una estrategia para desarrollar áreas específicas del conocimiento, desarrollo de tecnologías y generación de patentes, es la creación e inyección de fondos para institutos de investigación al interior de las universidades, donde los profesores pueden dictar su cátedra y realizar paralelamente

actividades

de

INVESTIGACION

que

incluyen

equipos

multidisciplinarios donde también participan los propios estudiantes. Esta modalidad ha dado resultados positivos y es una política de innovación muy extendida actualmente en las mejores universidades del globo. El Instituto de Estructuras Ligeras (ILEK) en la Universidad de Stuttgart referente histórico concreto para ver los beneficios que representan la creación de institutos de investigación para el desarrollo de nuevas tecnologías constructivas y registro de patentes. • FOMENTAR LA COLABORACION ENTRE UNIVERSIDADES Y EMPRESAS.- En Latinoamérica existe una enorme brecha entre la inversión económica realizada por parte del sector empresarial

para investigación en comparación a los irrisorios

presupuestos destinados por las universidades públicas y privadas. A diferencia de los países desarrollados, en Latinoamérica son las propias empresas privadas las que invierten sus recursos en

tecnología de punta, programas

informáticos , fondos para la capacitación y preparación técnica de su personal laboral, costeando todos los gastos que representa traer profesionales calificados de universidades extranjeras para este fin.

( 10)

ACREDITACION RIBA http://es.scribd.com/doc/56879490/Criterios-Generales-Para-Acreditacion-Riba

(11)

Beneficios de la acreditación http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/1251/125118205008.pdf Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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TENSOESTRUCTURAS EN LATINOAMERICA.

Cobertura tensionada diseñada por Frei Otto (2,500 m2) para centro de convenciones, sala de conciertos y eventos artísticos. Una de las primeras tensoestructuras que se instalaron en Latinoamérica fue para el “Centro de Convenciones” del Hotel Crillón - Lima en los años sesenta, fue desmontada tres décadas después para dar paso a la construcción de un hipermercado.

Proyecto de cobertura tensionada (1990) Posgrado FAUA – UNI, Arq. Aurora Pérez

Posteriormente en la década de los ‘80s el Ing. Roberto Machicao Relis desarrolló en Perú una línea de investigación en la Escuela de Posgrado de la FAUA - UNI, para sistemas constructivos como: Tensegrities, estructuras laminares, membranas tensionadas y domos geodésicos, trasladando su amplia experiencia en universidades y empresas alemanas, también desarrolló un modelo pedagógico original para la sistematización de la forma resistente desde 1986 en su cátedra de “Seminario de Estructuras” en la FAU -URP. Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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LA TENSORED http://www.latensored.org/

Historia de la Red Latinoamericana de Tensoestructuras (Extracto del texto elaborado por el Arq. Carlos Henrique Hernández) …“En el año 2001 un grupo de profesores de la escuela politécnica de Sao Paulo encabezados por el profesor Ruy Marcelo Pauletti del postgrado de sistemas estructurales ligeros para cubiertas de grandes luces, tiene la idea de organizar un simposio sobre el tema de las estructuras traccionadas, este evento de carácter nacional, se convoca en ese año como el I Simposio Brasileño de Tensoestructuras. A el asisten en calidad de ponentes invitados el ingeniero Frei Otto, Todd Dalland, Vizenz Sedlak, Massimo Majowiecki y Balthazar Novak. Una combinación del tema con la calidad de los invitados produjo una avalancha de público que transformaron lo que se esperaba por los organizadores fuera un evento pequeño, en un evento que supero los 490 asistentes con una participación internacional que llego al 6%. Otro factor que influyo en el éxito de esta convocatoria es el hecho que a diferencias de otros simposios donde se reúnen solo los técnicos o especialistas en un tema determinado aquí se permitió la participación activa de los estudiantes. En el se encuentran por primera vez algunos de los grupos latinoamericanos que trabajamos en el área. Estableciéndose la importancia de intercambiar ideas y compartir experiencias. Los simposios latinoamericanos han sido una fuente de promoción, de información y de inspiración sobre el uso de las tensoestructuras, a lo largo de su ya no tan corta existencia (nueve años) han tenido una gran participación de estudiantes y profesionales en cada uno de los países donde se ha realizado. Con una creciente participación del número de países latinoamericanos y con una presencia creciente y permanente de países fuera de la región, lo que demuestra que el Simposio Latinoamericano de Tensoestructuras ha ido ganando una posición en el ámbito regional y mundial”….. Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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METAS DE LA RED LATINOAMERICANA El objetivo de la red latinoamericana es la promoción de esta tecnología a través de la enseñanza y difusión del conocimiento, el diseño de materiales y cursos de formación e información para estudiantes y profesionales. Para ello LA RED LATINOAMERICANDA tiene como objetivos iníciales la creación de: Base de datos de las Instituciones, Investigadores, Empresas y Profesionales que

trabajan en el área. Una página web Interactiva, http://www.latensored.org/ donde cada asociado puede

participar colocando sus trabajos, haciendo crítica, se pueden hacer discusiones sobre temas o trabajos colocados en la pagina al igual que hacer preguntas. Colocar material educativo para el uso de los docentes de las instituciones asociadas

montar cursos a distancia en la red.

Preparación de Material Educativo.

La organización de cursos de extensión multi-institucionales sobre los temas de la red que se rotan entre las instituciones participantes. La Creación de un foro permanente de Discusión (Simposio Latinoamericano de

Tenso estructuras) cada dos/tres años. La Creación de un concurso para estudiantes de Arquitectura e Ingeniería de

Universidades Latinoamericanas con la finalidad de promover la enseñanza de las tensoestructuras en las universidades.

Promover la enseñanza de las tensoestructuras en las universidades.

La creación de una publicación específica o suplementos en publicaciones afines donde se le puede añadir una sección dedicada a los trabajos sobre tensoestructuras.

V Simposio de Tensoestructuras realizado en Santiago de Chile 2012



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Tensoestructuras: I.

Membranas tensionadas.

II.

Estructuras neumáticas.

III.

Tensegritis.

IV.

Tensairitis. Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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GEOMETRIA DE LAS TENSOESTRUCTURAS Al estar conformado por materiales flexibles como membranas y cables las tensoestructuras adquieren su estabilidad estructural a partir de la configuración de la superficie y los esfuerzos de tracción actuantes en toda la cobertura. Podemos clasificarlas en dos grupos en función a su geometría: •

Superficies anticlásticas.

•

Superficies sinclásticas.

Las membranas tensionadas y tensegritis generan superficies “predominantemente” anticlásticas (curvatura negativa) a diferencia de las tensairitis y neumáticas que generan mayormente

coberturas con superficies sinclásticas (curvatura positiva) como

consecuencia de la mayor presión del aire al interior de la membrana encapsulada.



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CARPAS, TOLDOS, TIENDAS Y VELARIAS El usuario común confunde las tradicionales construcciones de carpas y toldos con el sistema de tensoestructuras debido al aparente parecido formal y de uso compartido de algunos accesorios y materiales.

Si bien es cierto que las tensoestructuras devinieron y evolucionaron de las antiguas construcciones textiles, las diferencias principales radican en los siguientes puntos:

Las Tensoestructuras

Toldos y carpas

• La superficie de la tensoestructura asume un rol estructuralmente activo en la estabilidad de todo el conjunto.

• La superficie de la carpa necesita de elementos rígidos de apoyo, ya que la lona solo sirve de cubierta y no asume un rol estructural en el conjunto.

• La geometría de doble curvatura propuesta en las tensoestructuras está diseñada para lograr una mejor performance estructural en cubrir grandes áreas y distancias desde 20m. hasta 100m de luz libre. • Los materiales con que se fabrican las membranas tienen varias capas para lograr: mayor longevidad (aprox. 20 - 25 años), resistencia a la tracción, impedir el desgarro, protección ultravioleta, fuego y lacas externas para evitar y atenuar acumulación de suciedad y hongos.


• La geometría de la superficie de la carpa o toldo es generalmente plana y cubre distancias muy cortas. • Los materiales con los que se fabrican las carpas y toldos son intencionalmente hechos con materiales efímeros debido a su uso en eventos temporales, por lo que no requieren mayores condiciones de durabilidad frente al deterioro de los rayos ultravioleta u otros agentes destructivos.


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I.- Membranas tensionadas: La propiedad esencial de este sistema es la estabilidad de la estructura a partir de la canalización de esfuerzos a través de la SUPERFICIE de la cobertura (membrana). Los elementos rígidos que trabajan a compresión (postes, arcos y puntales) se unifican con los elementos flexibles que trabajan a tracción (cables y membranas) constituyéndose de esta manera en una unidad estructural muy eficiente.

El Pabellón de Danza (Colonia- Alemania) diseñado por Frei Otto para la Exhibición Federal de Jardinería en 1957.

Debido a que la membrana asume el rol estructural predominante en el conjunto, esta debe estar fabricada con materiales certificados para resistir elevados esfuerzos de tracción, sobrecargas de nieve acumulada, propiedades anti flama, radiación ultravioleta, agentes agresivos como hongos y polución ambiental.

Estadio Internacional Rey Fahd – Arabia Saudita 1984 / Fraser Roberts+ Partner - London



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Principio estructural de las membranas tensionadas. El principio resistente descansa esencialmente en la forma (superficie anticlástica) que adquiere la membrana al ser traccionada, en combinación con los elementos de apoyo (mástiles o postes) y las cargas actuantes (peso propio de la membrana, vientos, nieve, etc.), el resultado formal debe aproximarse o coincidir lo más posible con el flujo natural y equilibrado de las fuerzas que actúan en toda la superficie.

Análisis de un modelo digital (*) con la membrana representada por una malla ortogonal con el espectro cromático del azul (-) al rojo (+) para visualizar la proporción de esfuerzos que actúan en toda la superficie. Las zonas en color rojo indican sobre carga de esfuerzos y deberán tener mayor atención para ser rediseñadas o reforzadas con doble capa de material y accesorios adecuados durante el proceso de fabricación.

-----------------------------------------------------------------(*) Software utilizado: Kurvenbau Tess3D software

http://www.kurvenbau.com/ Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Posibilidades formales aplicadas al diseño de membranas tensionadas



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II. Estructuras neumáticas: Este sistema constructivo liviano está basado en la estabilidad de la estructura a partir de las diferencias de presión de aire generada entre el interior de una membrana y el entorno exterior, efecto que produce una tensión en la superficie de la delgada membrana (esfuerzo de tracción) que le otorgan rigidez y firmeza. Las primeras aplicaciones se remontan a los globos aerostáticos construidos en el siglo XVII, su importancia fue determinante en los inicios del dominio del vuelo controlado.

. Los primeros pasos en la aeronáutica se dieron en el siglo XVII con los globos construidos en Francia por los hermanos Montgolfier , actualmente este sistema estructural es utilizado en muchos campos de entretenimiento, así como en ingeniería naval y aeroespacial debido a su extrema ligereza y gran resistencia.



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APLICACIONES EN ARQUITECTURA Las primeras construcciones neumáticas aparecieron a inicios del siglo pasado, principalmente para su uso en tiendas de campaña militares. La primera patente sobre este tipo de estructuras está registrada en 1917, por el ingeniero inglés Frederick William Lanchester, no es sino años más tarde, después de su muerte, cuando hay aplicaciones formales de su idea. Lanchester padeció entonces de la incomprensión de los arquitectos e ingenieros de su época, acostumbrados a trabajar con los sistemas constructivos tradicionales, rígidos y macizos.

Las ventajas de las estructuras neumáticas radican en las siguientes propiedades: • Peso ligero • Posibilidad de cubrir grandes luces sin apoyos internos • Portabilidad y rápido traslado de componentes constructivos • Excelente iluminación por transparencia de materiales • Buen nivel de aislamiento térmico Geometría de las estructuras neumáticas La generación de formas en los proyectos de cobertura neumática producen Superficies sinclásticas debido al efecto de la presión interna sobre la membrana, Frei Otto realizó un estudio sistematizado utilizando métodos sencillos pero eficaces, uno de ellos fue con películas de agua jabonosa para entender los principios naturales de autoformación y geometría óptima que generaban las pompas y sus distintas posibilidades de agrupar y generar modelos más complejos.



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Neumática propuesta por Rem Koolhaas: Serpentine Gallery Summer Pavilion 2006

El Water Cube en China, Piscina olímpica y deportes de nado sincronizado y salto diseñado por el estudio australiano PTW Architects. http://blogs.lainformacion.com/futuretech/2011/11/29/espuma-perfecta-weaire-phelan/ Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Membrana Neumática diseñada en Francia que emplea la configuración formal de un “toro de revolución”, este diseño tiene la particularidad de fusionar una geometría anticlástica y sinclástica.

El diseñador Pierre Stephane Dumas ha conceptualizado estas superficies neumáticas como "coberturas inusuales para las noches inusuales". Estas burbujas se adaptan a diversos entornos e intentan lograr una integración visual de huésped con el contexto.



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III. TENSEGRITIS: …” Las estructuras tensegritis son realmente asombrosas: constan de barras que están flotando en el aire, tan sólo sujetas mediante cables a otras barras... ¡que también flotan en el aire! Quizás sea precisamente esto lo que a la gente le entusiasma de la Tensegridad, contemplar este fenómeno "mágico" que son incapaces de entender” ….. What’s tensegrity? “Food for thought.” Jörg Schlaich La Tensegridad es un principio estructural basado en el empleo de componentes aislados comprimidos que se encuentran dentro de una red tensada continua, de tal modo que los miembros comprimidos (generalmente barras) no se tocan entre sí y están unidos únicamente por medio de componentes traccionados (habitualmente cables) que son los que delimitan espacialmente dicho sistema. El término Tensegridad, proveniente del inglés “ Tensegrity” es un término arquitectónico acuñado por Buckminster Fuller como contracción de tensional integrity (integridad tensional). Las estructuras de tensegridad fueron exploradas por el artista Kenneth Snelson, produciendo esculturas como Needle Tower, de 18 metros de altura y construida en 1968.

Maqueta de Tensegriti


Needle Tower (1968)


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INSTANT SKYSCRAPER fue un proyecto presentado en el Concurso de Rascacielos 2009 por Lotfi Farzin -Jam y Frumar Jerónimo de Australia. El proyecto está basado en el principio de tensegridad y está resuelto estructuralmente, incluyendo aspectos tales como la inspiración, los modelos físicos y la respuesta a la deformación en distintos casos de carga.

EASY LANDING (1977 – Baltimore, USA) Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Cheju Stadium – Korea del Sur (2001)

Domo de Georgia – Estadio de fútbol americano – USA (1992) Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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El principio de tensegridad es actualmente muy utilizado en diseños para cubrir grandes espacios, en la imágenes vemos la cobertura construida por la empresa japonesa BIRDAIR para el Estadio Único de la Plata en Argentina. http://www.tens-mvd2011.org/programa/tl/060_Hugo_Alberto__Larotondaa.pdf



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IV. TENSAIRITIS “ Tensairiti” es el nombre comercial con el se hizo conocido un novedoso sistema estructural desarrollado por la empresa suiza “Airlight”. El principio estructural está basado en la interacción sinérgica entre una viga tubular neumática y cables de acero enrollados de forma helicoidal a lo largo de la viga, lo que produce un componente estructural muy resisten y ligero a la vez. (http://www.airlight.biz/default.aspx )

Principio estructural de la viga tensairiti. El potencial de aplicación y desempeño estructural de las tensairitis está siendo canalizado principalmente hacia la construcción de vigas para puentes ultraligeros con gran capacidad de carga para usos militares y transporte de maquinaria pesada en minería.



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VIGAS TENSAIRITIS, el uso de esta tecnología en arquitectura esta en sus inicios, se está aplicando en el techado de espacios con grandes luces como este estacionamiento en Montreux, Suiza (2004).

FUENTE : http://www.tensinet.com/database/viewProject/4278



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METODOS DE DISEÑO DE TENSOESTRUCTURAS La modelización y diseño de las tensoestructuras se basa en un proceso de aproximación a la FORMA OPTIMA ( Formfinding ) que toma en consideración una variable principal que es flujo natural de las fuerzas en la superficie de la cobertura, el proyecto no puede regirse únicamente al libre albedrío de la forma.

Es indispensable utilizar una metodología apropiada para resolver el proyecto en cada tensoestructura, para este objetivo se diferencian siete componentes principales en el proceso integro:



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FORMFINDING.-

El proceso de búsqueda y creación de la superficie óptima para

una tensoestructura parte de la comprensión de los principios de la “forma estructural” y el arte para traducirla en una espacialidad arquitectónica. De esta acertada interacción de las principales variables de diseño radica la eficiencia y el éxito de las tensoestructuras.


En una época donde no existía el apoyo de procesadores informáticos, Frei Otto construyó maquetas y modelos a escala para analizar las propiedades de las superficies generadas por el agua jabonosa que definían formas eficientes y consumían un mínimo de materia. Esta fue la base para el desarrollo de sus coberturas.


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MODELOS ANALOGICOS Y DIGITALES Ante la imposibilidad de trabajar directamente con la realidad, recurrimos a los modelos como un medio de representar de forma simplificada las características y rasgos más esenciales de un edificio, estructura, mecanismo o cualquier objeto tecnológico. Modelos analógicos (maquetas a escala) En el campo de la arquitectura la maqueta aparece como un componente del proceso de diseño y definición de la forma (shape) que podemos manipular en diversas variables, como la composición tectónica del edificio, la escala, proporciones, texturas, color, contexto urbano o natural y principalmente como un modo de pre visualizar la espacialidad del proyecto. Los modelos analógicos en el diseño de tensoestructuras son de extrema utilidad porque permiten visualizar geometrías complejas (superficies sinclásticas y anticlásticas) y consecuentemente tener un mejor control de los resultados finales. Una característica muy ventajosa de los “modelos analógicos” para diseñar tensoestructuras es el experimentar a pequeña escala el equilibrio de fuerzas y sentir los considerables esfuerzos que generan los materiales que conforman el modelo, como la tracción de cables y tejidos sintéticos (nylon tensado, licras) que demandan una estructura de soporte resistente para poder estabilizar el pequeño prototipo.

Renzo Piano – Maqueta del Proyecto para la renovación del Puerto de Génova Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Maqueta para tensoestructura en Proyecto de megacobertura: Losa polideportiva área: 3,000 m2 (1998) Arq. Marroquín Este modelo a escala 1/100 fue elaborado en un bastidor metálico y base de madera de 5 mm de espesor para insertar los postes metálicos que asimilarían los esfuerzos de tracción de la licra (elastano) y cables de nylon.



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Modelos experimentales con agua jabonosa que generan una película que se aproxima a la eficiente “superficie mínima” que buscamos para una membrana, el arquitecto Bodo Rasch utiliza las mismas estrategias EXPERIMENTALES de su maestro FREI OTTO para el estudio de una cobertura tensionada,

Prototipo a escala para estudio de accesorios y mecanismos retráctiles de cobertura – Bodo Rasch



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Modelos digitales Son la representación de un modelo matemático o de datos numéricos interpretada por un ordenador o computadora, la diferencia esencial entre los modelos analógicos y digitales radica en que estos últimos están codificados en cifras, lo que permite su acelerada manipulación informática. Los modelos analógicos son modelos físicos, mientras que los modelos digitales son modelos abstractos que son codificados para su representación visual o tridimensional a través de las tecnologías informáticas de monitores e impresoras. Los modelos digitales presentan características inherentes a su naturaleza numérica que les otorga: precisión, exactitud, no ambigüedad, repetitividad, verificabilidad, etc.

“Tectun” Software desarrollado por Dr. J. Sanchez, Dr. M.A Serna, Dra. P. Morer (University of Navarra). Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Visualización de Membrana utilizando el software Sketch Up para estudio de sombras y recorrido virtual por el exterior del modelo digital.

Software MPANEL para el diseño de la membrana y elaboración de patrones de corte para su fabricación. Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Las principales ventajas de los modelos digitales, radican en la rapidez para representar una imagen cercana a la realidad y su manipulación para rediseñar la superficie o sus componentes, sin embargo durante el proceso de aprendizaje o investigación, es indispensable la interacción con los modelos analógicos.

Cobertura Tensionada “Estadio de Chillán” Chile : (2007) A. Marroquín/ Desarrollo : Staff Cidelsa



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DISEÑO DE MEMBRANA TENSIONADA CON HERRAMIENTAS DIGITALES

El uso de programas informáticos y modelos digitales acelera el proceso de aproximarse a la superficie óptima, las principales ventajas son:

Zonas en rojo y naranja indican superficies horizontales o de pendiente mínima que provocarían acumulación de bolsones de agua.


•

Lograr superficies estructuralmente apropiadas para distribuir los esfuerzos de manera uniforme.

•

Pre visualización de la cobertura para evaluar la espacialidad y rediseño de componentes.

•

Análisis de pendientes para lluvias, nieve o acumulación de polvo (ver grafico adjunto).

•

Generación de plantillas de corte para la confección de la membrana.


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ANTEPROYECTO: TENSOESTRUCTURA PARA EXPOSICIONES Y EVENTOS Facultad de Arquitectura / Universidad Ricardo Palma – Lima

La eficiencia de esta tensoestructura radica en la ADAPTABILIDAD para eventos temporales, el diseño desmontable no requiere de estructuras metálicas adicionales debido a que la membrana se instala a través de cables con anclajes en las edificaciones de hormigón armado adyacentes.



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INTERACCION SINERGETICA ENTRE LOS MODELOS ANALOGICOS Y DIGITALES

En el diseño de tensoestructuras ocurre una situación similar al proceso de diseño de automóviles, donde los expertos modelan inicialmente el automóvil en bocetos a lápiz y modelos analógicos con arcilla, para definir AL TACTO las sutiles curvas y luego someterlas a pruebas de aerodinámica para entrar a la fase de producción industrial. Las tensoestructuras también logran mejores resultados cuando se logra una SINERGIA entre los modelos analógicos y digitales durante el proceso de búsqueda de la forma óptima.



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Generación digital de patrones de corte para fabricación de membrana.

Cobertura para piscina bar –Asia, Lima (1998) Diseño A. Marroquín, Membrana: G&G Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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ANALISIS DE MODELOS DIGITALES PARA PREVENIR ACUMULACION DE AGUA O NIEVE Durante el proceso de búsqueda de la forma óptima (formfinding) se realizan pequeños ajustes (“tuning”) en las pendientes y curvatura de la superficie de la tensoestructura con la finalidad de evitar cualquier acumulación de nieve, bolsones y masas de agua por mínima que sean.

A diferencia de las cubiertas inclinadas en tejados convencionales, Las

membranas poseen una geometría de doble curvatura y un rango de elasticidad en el material que amerita un análisis y SOLUCIONES distintas a las usadas convencionalmente.

Las zonas en color rojo indican pendientes nulas o paralelas al suelo que son potencialmente peligrosas para la acumulación de agua de lluvias y nieve. Las zonas en color azul indican pendientes mayores al 30% ideales y seguras para evitar estos problemas. Para solucionar los inconvenientes se realizan simulaciones en modelos digitales, donde se evalúan las sutiles pero significativas modificaciones a la forma, pendiente y en algunos recurrir a soluciones como la adición de elementos estructurales y cables de acero para crear un “valle” al centro de la membrana que canalice hacia el suelo cualquier acumulación eventual de líquidos. Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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ANALISIS DINAMICO para cargas de lluvias y nieve en membrana tensionada. Software utilizado: Kurvenbau Tess3D software http://www.kurvenbau.com/



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Diseñando con los dos hemisferios



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FORMFINDING Y PENSAMIENTO CREATIVO

Todo acto creativo implica una nueva inocencia….de percepción Liberada de la catarata de creencias aceptadas. ( 12) Arthur Koestier Cuando observamos la imagen de nuestro cerebro, nos viene a la mente la forma de una nuez, ambas comparten la misma simetría y forma en que se divide este órgano en dos hemisferios, a diferencia de las aves y mamíferos en los seres humanos el sistema nervioso está conectado de forma cruzada de tal modo que el hemisferio derecho controla el lado izquierdo del cuerpo y el hemisferio izquierdo la zona derecha y el uso predominante de la mano diestra para escribir y realizar actividades manuales. Producto de varias décadas de investigación a cargo de neurólogos, psicólogos y científicos de diversas universidades alrededor del mundo actualmente tenemos definido con mayor claridad un mapa de funciones del cerebro humano. Uno de los principales resultados o conclusiones a la que llegaron los investigadores es la forma o modos de procesar la información en cada hemisferio y sus implicancias en los comportamientos y percepción de la realidad para las personas diestras y zurdas donde predomina mayor actividad de uno de los hemisferios. Hemisferio Izquierdo Verbal Analítico Simbólico Abstracto Temporal Lineal Digital Lógico Sistémico

Hemisferio Derecho No Verbal Sintético Concreto Analógico Atemporal No lineal Espacial Intuitivo Holístico

Esta información de los procesos mentales elaborados en nuestros hemisferios del cerebro nos resulta significativa cuando buscamos nuevas formas de potenciar la creatividad e innovación en los estudiantes y obtener nuevas formas de abordar el diseño de una tensoestructura, que abarcan una amplia gama de métodos, estrategias y modos de aproximación a soluciones que convergen en resolver creativamente la necesidad de cubrir un espacio. Es por lo tanto una tarea pendiente de las Universidades (página nº 21) crear los espacios académicos donde

equipos multidisplinarios

conformados por profesores y estudiantes

puedan abordar la INVESTIGACION & DESARROLLO con un enfoque integral que genere (12)

Recomendamos el libro de Betty Edwards “ Dibujando con el lado derecho del cerebro , http://es.scribd.com/doc/46594210/Betty-Edwards-dibujando-con-el-lado-derecho-delcerebro#fullscreen:on Guía básica de TENSOESTRUCTURAS Prof. Alberto Marroquín 67

SINERGIA en los procesos de diseño utilizando modelos analógicos y digitales donde cada participante será conocedor de su potencial para generar y explorar en soluciones creativas. Diseñando con el Hemisferio derecho En el proceso de aproximación al a forma óptima de una tensoestructura (FORMFINDING), los modelos analógicos se relacionan directamente con el hemisferio derecho al generar soluciones intuitivas sin recurrir necesariamente a procesos numéricos específicos y procesos lineales concretos. El potencial de soluciones creativas que se produjeron con los modelos analógicos desde mediados del siglo XX en el ILEK de Frei Otto sigue demostrando ser un método eficaz y vigente hasta nuestros días para obtener diseños INNOVADORES. El siguiente caso de estudio es la TENSOESTRUCTURA para el ingreso de la Facultad de Arquitectura de la Universidad “Antenor Orrego” (Trujillo – Perú) que fue el resultado de un proceso intuitivo y plástico de “formfinding” utilizando

modelos analógicos con la fibra

sintética “licra” (elastano) a cargo de la arquitecta Aurora Pérez Vildoso.



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El Encargo de las autoridades académicas consistió en la elaboración de una TENSOESTRUCTURA para definir un espacio cubierto con una membrana en el patio de ingreso a la Facultad de Arquitectura (UPAO)

La solución planteada por la arquitecta resultó muy plástica y creativa al proponer una membrana que se tracciona sujetándose en la estructura portante del edificio ( vigas y columnas de hormigón) para crear una superficie anticlástica que se repliega en si misma y se articula con dos postes suspendidos en cables de acero para lograr una composición armónica y estructuralmente estable. El proceso de aproximación a la forma óptima o “formfinding” se basó en la utilización y manipulación de modelos analógicos a escala (maqueta de lycra), lo que demuestra que los métodos tradicionales siguen teniendo vigencia para el proceso creativo y búsqueda de soluciones innovadoras.



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Los modelos digitales intervienen posteriormente para cuantificar los esfuerzos en el proceso de cálculo estructural y dimensionamiento normativo de los accesorios metálicos



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Fabricación de Tensoestructuras: • Materiales • Sistemas de unión y fijación • Maquinaria y tecnología de proceso • Proyectos de tensoestructuras • Enlaces recomendados Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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TECNOLOGIA DE MATERIALES EN TENSOESTRUCTURAS Los materiales y elementos estructurales que conforman las actuales tensoestructuras son el resultado y la evolución constante de la tecnología textil desde las ancestrales técnicas para la manufactura de las tiendas nómadas y velas de antiguas embarcaciones hasta nuestros días con los materiales desarrollados para la industria aeroespacial. Las tensoestructuras son elaboradas con diversos materiales y componentes. LA MEMBRANA es el elemento predominante del sistema que se complementa con los mástiles, cables y accesorios de fijación.

Hampton Roads Convention Center / Virginia – EE.UU http://www.ftlstudio.com/

Santa Fe Opera Cantina http://www.ftlstudio.com/ Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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PROPIEDADES QUIMICAS Y MECANICAS QUE DEBEN POSEER LOS MATERIALES 13

QUE CONFORMAN LAS MEMBRANAS PARA FABRICAR UNA TENSOESTRUCTURA ( ) En el mercado existen numerosos productos utilizados para la elaboración de coberturas, sin embargo para una tensoestructura se recomienda y exige por normativa algunas características de seguridad, principalmente las propiedades anti flama para evitar poner en riesgo la seguridad de los usuarios, también cabe mencionar las siguientes propiedades: • Longevidad y durabilidad en óptimas condiciones • Resistencia al rasgado • Ausencia de deformación y estabilidad dimensional • Resistencia a los rayos Ultravioleta • Seguridad contra incendios con materiales anti flama ( indispensable ) • Tratamiento de la superficie contra aparición de hongos • En el caso de membranas de PVC o fibra de vidrio, se recomienda recubrimiento con capas acrílicas, compuestos fluorados o teflón para mantenimiento simplificado de la suciedad y polvo.

Para obtener estas propiedades,

las actuales membranas están fabricadas

con varias

capas de distintos materiales para lograr los estándares de seguridad y requerimientos que la normativa internacional exige.

Esquema de las capas y tejido en corte ampliado de una Membrana (Proveedor: Ferrari) (13 ) Sugerimos revisar el link adjunto “Mater ials for Membr ane Str uctur es” escrito por los consultores internacionales Orpana y Houtman https://www.box.com/s/u9eqlkx6u8pwmmnxdp2d Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Recubrimiento de PVC en tejidos estructurales de poliéster Este tipo de recubrimiento es el más utilizado por sus costos accesibles y buen desempeño en el tiempo, se usa sobre todo como recubrimiento en tejidos estructurales de poliéster. Numerosas empresas fabricante de membranas proporcionan el material en una gama distinta de colores y espesores de gran durabilidad certificada (superior a los 10 -15-25 años) La membrana de poliéster viene recubierta de PVC y adicionalmente tiene tres opciones de capas de revestimiento exterior (PVDF, PVF, acrílico).



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ETFE (Etileno Tetra Fluoro Etileno)

Se conoce como ETFE a un tipo de plástico de gran resistencia al calor, a la corrosión y a los rayos UV. El ETFE es un plástico transparente de extraordinaria durabilidad: posee una elevada resistencia química y mecánica, así como una gran estabilidad ante cambios de temperatura (soporta hasta 170ºC). Es además combustible pero no inflamable. La resina es procesable por extrusión, moldeo por inyección, por compresión, por transferencia y por presión de líquido. Sin embargo su cualidad más destacable es su elevada resistencia a los rayos ultravioleta, que permite que, a diferencia de otros plásticos, no s amarille por su exposición a los rayos solares. Esta característica convierte al ETFE en una alternativa al vidrio en la edificación. El ETFE pesa 100 veces menos que el vidrio, deja pasar más luz, y en configuración de doble lámina o "almohada" es más aislante. Además es fácil de limpiar y reciclable, en el siguiente gráfico vemos el complejo medioambiental “EDEN PROJECT”



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TEJIDOS DE ARAMIDA La palabra aramida es una abreviación del término "aromatic polyamide", y designa una categoría de fibra sintética, robusta y resistente al calor. Las aramidas se utilizan para fines militares (Kevlar) , como pueden ser compuestos balísticos o protecciones personales y en el campo aeroespacial. Las cadenas moleculares de las fibras de aramida están altamente orientadas en el eje longitudinal, lo que permite aprovechar la fuerza de sus uniones químicas para usos industriales.

IDOMENEO STAGE SET, GLYNDEBOURNE OPERA HOUSE LEWES, UK Year: 2003 Material: Aramida Area: 200 m² Cliente: Glyndebourne Opera House Diseñador: Artista- Anish Kapoor Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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PTFE (recubrimiento para coberturas de fibras de vidrio y otros) El Teflón (PTFE) es un polímero similar al polietileno, en el que los átomos de hidrógeno han sido sustituidos por átomos flúor.

Bajo el nombre de Teflón, la multinacional DuPont

comercializa este y otros cuatro polímeros de semejante estructura molecular y propiedades. La virtud principal del teflón (PTFE) es que es prácticamente inerte, no reacciona con otras sustancias químicas excepto en situaciones muy especiales. Esto se debe básicamente a la protección de los átomos de flúor sobre la cadena carbonada. Esta carencia de reactividad hace que su toxicidad sea prácticamente nula; además, tiene un muy bajo coeficiente de rozamiento. Otra cualidad característica es su impermeabilidad, manteniendo además sus cualidades en ambientes húmedos. Es también un gran aislante eléctrico y sumamente flexible, no se altera por la acción de la luz y es capaz de soportar temperaturas desde -270°C (3,15 K) hasta 270 °C (543,15 K), momento en que puede empezar a agrietarse y producir vapores tóxicos. Su cualidad más conocida es la anti adherencia por lo que es usado para recubrir las membranas para optimizar su mantenimiento evitando la acumulación de POLVO y HONGOS en la superficie de las coberturas.

AUCHAN FOOD MARKET PUEBLA, Mexico (2001) Material: PTFE coated glass fabric Architect: Antonio Jimenez Cortéz Engineering: Construcciones Leri



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UNIONES Y ACCESORIOS DE FIJACION En la fabricación de una tensoestructuras intervienen diversos procedimientos y técnicas para unir de forma firme y segura la membrana con los postes, arcos y accesorios metálicos. Uniones de la membrana Para la confección de los diversos patrones de corte que dan forma a la cobertura se recurren a diversas técnicas de unión entre las que se distinguen las siguientes; 1. Uniones por ondas de alta frecuencia ( HF) 2. Uniones por calor ( termosellado ) 3. Costura con hilos sintéticos. 4. Soldadura química en frio. 5. Uniones a través de accesorios metálicos.

Sellado de membrana con alta frecuencia


Cable de acero y uniones con platinas metálicas para tensar los bordes.


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Soldadura o sellado de alta frecuencia en membranas de PVC Dentro de las técnicas desarrolladas para unir los patrones de corte en una membrana que conforma una extensa cobertura, la soldadura de alta frecuencia es la más utilizada y recomendada por la resistencia, durabilidad e impermeabilidad que se obtiene.

PROCEDIMIENTO DE SELLADO HF http://youtu.be/ONyNbS8dq58 La soldadura de alta frecuencia (HF) se basa en la generación de calor en un campo eléctrico alterno rápido a través de la presión de diodos metálicos sobre los materiales termoplásticos a soldar en de la cobertura (PVC, nylon,

poliuretano y otros polímeros

compatibles). El campo eléctrico dinámico hace oscilar a las moléculas en los termoplásticos generando calor y

una soldadura óptima (fusión de las membranas)

que permite obtener una

continuidad estructural muy resistente para la cobertura.



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Máquinas de sellado por r adio fr ecuencia http://youtu.be/_SjPkinddOA



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Uniones de la membrana con accesorios metálicos, tensores y elementos rígidos El

diseño

de

uniones

y

accesorios

metálicos

para

la

instalación

de

una

TENSOESTRUCTURA requiere un enfoque distinto al utilizado en los sistemas tradicionales, las tensoestructuras al ser un sistema conformado por materiales con componentes flexibles y mayor rango elástico que adquieren su integridad y estabilidad estructural a partir de someterlos a esfuerzos de TRACCION, requieren de mecanismos que deben permitir cambios de dimensiones , realizar tensiones optimas y lograr ajustes precisos . Además de los requerimientos estructurales y de resistencia de materiales, en las TENSOESTRUCTURAS se toman en consideración variables de diseño particulares que requieren en algunos casos, soluciones complejas en la solución geométrica del detalle.

DETALLE DE MASTIL (despiece)

Fuente: Data bank of textile architecture /UPC – Spain Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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RECOMENDAMOS EL SIGUIENTE ENLACE PARA INGRESAR A BASE DE DATOS DE DETALLES COSTRUCTIVOS DESARROLLADOS Y RECOPILADOS POR LA ESCUELA DE ARQUITECTURA / UNIVERSIDAD POLITECNICA ARQUITECTOS : J. LLORENS / R. IRIGOYEN http://sites.upc.es/~www-ca1/cat/recerca/tensilestruc/webdetalles/index.html



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Estética de los detalles La simplicidad y elegancia de las soluciones geométricas otorga valor agregado al proyecto, como solía decir Mies: “Dios está en los detalles”

Encuentros y detalles de anclajes y uniones de metales elaborados en acero inoxidable para evitar la corrosión en zonas costeras y de brisa marina agresiva.

Fuente: http://www.textilbau.de/en Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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PATRONAJE DE CORTE PARA LA CONFECCION DE LA MEMBRANA (Cutting pattern) Dentro del proceso de diseño y fabricación de las tensoestructuras, el denominado patronaje o plantillas de corte para la confección de la cobertura es una de los tópicos más oscuros o menos comprendidos, debido en parte a los siguientes aspectos: 1) La paradoja de convertir una superficie tridimensional en una superficie plana, similar al problema de distorsión que resuelven los cartógrafos para representar los mapas impresos de navegación de la esfera terrestre y también los diseñadores de balones de futbol para crear los paños o plantillas que le dan su forma final al producto. 2) La geometría de doble curvatura es un paradigma poco conocido por los diseñadores. 3) Desconocimiento de procedimientos y métodos analógicos o digitales para trazar los patrones de unión y bordes en la membrana.

Modelo analógico para trazado de patrones de corte / Modelos digital para generación de plantillas

Los interesados en profundizar el tema de los patrones de corte pueden visitar :

http://www.membranes24.com/index.php Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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SUPERFICIES DE DOBLE CURVATURA Para entender algunos aspectos del patronaje, debemos entender la naturaleza de las superficies de doble curvatura, muchos de los conceptos matemáticos que hoy se aplican se los debemos a un astrónomo y físico del siglo diecinueve quien fue el primero en abordar y definir las propiedades de las geometrías de doble curvatura, nos referimos al alemán Johann Carl Friedrich Gauss (1877-1855)

El theorema egregium (en latín: 'teorema destacable') es un resultado fundamental de la geometría diferencial demostrado por Gauss y que se refiere a la curvatura de las superficies. Informalmente, el teorema dice que la curvatura gaussiana de una superficie diferenciable puede determinarse por completo midiendo ángulos y distancias sobre la propia superficie, sin hacer referencia a la forma particular en que se curva dentro del espacio euclídeo tridimensional. Es decir, el concepto de curvatura es un invariante e intrínseco de una superficie.

Una esfera de radio R tiene curvatura gaussiana que es igual a R exp ( 2), mientras que el plano tiene curvatura nula. Por tanto, como corolario del therema egregium una hoja de papel no puede doblarse para formar una porción de la esfera sin arrugarse o rasgarse. Y recíprocamente, la superficie de la esfera no puede "desarrollarse" en una porción del plano sin distorsionar las distancias: matemáticamente hablando, no existe una isometría entre el plano y la esfera, ni siquiera localmente. Este hecho tiene una consecuencia importante para Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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la cartografía: implica que no puede construirse un mapa de la Tierra, en que la escala sea perfectamente constante en cada punto del plano (las proyecciones usadas usualmente alteran la escala en diferentes puntos, produciéndose cierta distorsión). En la fabricación de platillas y patrones de corte para confeccionar una tensoestructura sucede el mismo proceso de distorsión que los cartógrafos tienen al elaborar sus mapas de navegación. Los modelos digitales ayudan a analizar y cuantificar las curvaturas de las superficies de las membranas utilizadas en las tensoestructuras y podemos manejar los parámetros para visualizar con precisión las distintas variaciones de radios de curvatura positiva, negativa y neutra , en el caso del paraboloide en la imagen inferior podemos apreciar tres colores Azul , cyan y verde, el primero indica mayor radio de curvatura negativa mientras que el color cyan una zona de curvatura leve y la zona en verde indica una superficie plana en la membrana.

Para este análisis hemos utilizado el programa RHINOCEROS versión 4.0, el cual permite visualizar un análisis de curvaturas a partir de un modelo digital que puede ser exportado e importado en diversos formatos (3ds, dwg , dxf , skp. Etc.)



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La eficiencia estructural de una membrana radica en el acertado manejo de su geometría de doble curvatura, evitando en lo posible superficies planas. Otra ventaja de este análisis de curvatura gaussiana está en el diseño de plantillas, donde las zonas con mayor radio de curvatura (zona azul) requieren un número de mayores patrones de corte y mayor dimensión de las curvaturas en las ojivas para lograr la superficie tridimensional deseada.(Ver gráfico adjunto)



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Actualmente la producción de los patrones de corte es generada por software especializados (Fuente: R. Sastre) y apoyada por máquinas de corte que aceleran el proceso de fabricación y optimizan el uso del material.

MAQUINA PARA CORTE DE MEMBRANA http://youtu.be/VSCNmlV2PmU Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Estudio de patrones de corte para membrana en una tensoestructura

Cobertura en Mall Aventura Plaza (Trujillo- Perú) Empresa: Atrium SAC Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Organización y codificación de las plantillas para la confección de la membrana



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Museo WOODPIA IWAKI – Japón (1989) Integrando tecnología y patrones culturales

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ADAPTANDOSE A LA TIPOLOGIA LOCAL Patio de Mezquita en Madinah, acondicionado con coberturas retráctiles http://www.sl-rasch.de/ Arq. Bodo Rasch



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ELEA 1995 - PERU Carrera contra el tiempo El comité organizador del Encuentro Latinoamericano de Estudiantes de Arquitectura de la FAU-URP presidido por Alfredo Loureiro F. encargó a los profesores Jesús Peña y Alberto Marroquín la construcción de un auditorio temporal para 800 personas para realizar las ceremonias de inauguración y conferencias magistrales de los arquitectos internacionales invitados. Se disponía de un presupuesto muy limitado y solo 28 días de plazo para edificar e inaugurar el evento estudiantil, la tensoestructura fue la elección más viable por su eficiencia en optimizar recursos, tiempo y obtener mayor espacialidad.



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ELEA 1995, los estudiantes de la Facultad de Arquitectura participaron del proceso de confección y montaje de la cobertura.



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ELEA 1995, Auditorio temporal para 800 personas – URP - LIMA

En el año 2002 el espacio fue reciclado por el departamento de mantenimiento y adecuado para su uso como Taller de maquetas y elaboración de prototipos. Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Cobertura tensionada para Estadio de Quillota – Chile / Empresa: CIDELSA Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Hampton Roads Convention Center Virginia – EE.UU. Architect: Hellmuth, Obata & Kassabaum, P.C.



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Estadio de Varsovia Arquitectos: J SK Ar chitekten • Ingeniería Schlaich Ber gmann • Fabricación/Instalación Hightex GMBH • Membrana : Ser ge Fer r ar i Précontraint 1202 S2 Précontraint 1302 S2 Surpeficie total : 11 000 m2



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ERRORES FRECUENTES QUE SE COMETEN AL PROPONER POR PRIMERA VEZ UNA TENSOESTRUCTURA:

• Superficies planas y sin pendiente adecuada para la evacuación de aguas de lluvias o por limpieza y mantenimiento de la cobertura. • Generación de formas sin considerar la geometría apropiada y variables estructurales de las superficies. • Desconocimiento de los materiales y accesorios adecuados para construir la cobertura. • Ausencia de estudio de asoleamiento y recorrido solar para dimensionar la cobertura. • Colores en la membrana que se deterioran rápidamente y no favorecen una iluminación natural adecuada de las tribunas • Materiales de rápido deterioro por corrosión, hongos y radiación ultravioleta.



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Membrana Ferrari EL DISEÑO DE UNA COBERTURA APROPIADA REUNE LAS SIGUIENTES CARACTERISTICAS:

Estudio de la geometría óptima en la membrana para una distribución equilibrada de los esfuerzos en la cobertura.

Pendientes y superficies que canalizan apropiadamente aguas de lluvias y en otros casos acumulación de nieve.

Estudio de asoleamiento para brindar mayor protección solar.

Materiales apropiados a cada clima y características de la región.



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“MALL AVENTURA PLAZA” (Trujillo –Perú) Cobertura tensionada para comidas en centro comercial

patio

Arquitecta: Aurora Pérez Vildoso



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de

Estación de buses - Intermodal del Sol- Santiago de Chile / empresa constructora: CIDELSA Arquitecto: Guillermo Carella.



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MUNDIAL DE BRASIL 2014

Estadio Nacional de Brasilia / GMP Architekten

Estadio “Governador Magalhães Pinto” en Belo Horizonte GMP Architekten and Schlaich Bergermann & Partners Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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ESTADIO NELSON MANDELA – MUNDIAL SUDAFRICA 2010 GMP Architekten and Schlaich Bergermann & Partners Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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ESTADIO NELSON MANDELA – MUNDIAL SUDAFRICA 2010



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Cobertura Tensionada para Estadio de Chillán – Chile Diseño: Hudson & Olivos (2008) Proveedor: Ferrari Construcción de membrana: Cidelsa



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REMODELACION DEL ESTADIO NACIONAL DE LIMA. (2011) Arquitectos: José Bentín D. y Mario López Marsili. Para la remodelación del estadio se utilizó una membrana translucida (PVC) en la cobertura en voladizo que permitía una protección solar e iluminación natural para las tribunas y palcos. Desarrollo de cobertura Arquitecta: Aurora Pérez V. http://youtu.be/Xk6QLB9USvA



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Cobertura para estación de Metro en Santiago de Chile / Empresa: Cidelsa Arquitecto: Guillermo Carella

http://tensilestructures.blogspot.com/



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BRITISH NATIONAL SPACE CENTER - (2001) INGLATERRA Nicholas Grimshaw



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TORRE DE INFORMACION (2010) AEROPUERTO DE BERLIN /Membrana de ETFE Kusus + Kusus Architekten Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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Gracias a sus propiedades estructurales en cubrir grandes luces sin apoyos intermedios, la translucidez de materiales y sobre todo el poco peso de la cobertura sobre la edificación, las tensoestructuras son utilizadas cada vez más en la remodelación y acondicionamientos de espacios en azoteas y terrazas.

Remodelación: Cobertura para cafetería de SBS, San Isidro- Lima Empresa constructora: ATRIUM SAC.



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PRESENCIA NOCTURNA

La noche genera un contexto ausente de luz natural algo totalmente distinto para apreciar una edificación. En este escenario se aprovechan las ventajas de los materiales translucidos que crean la posibilidad de utilizar la cobertura como pantalla o telón de fondo para todo tipo de iluminación artificial, aportando al Edificio un lienzo en blanco para crear diferentes composiciones de LUZ, a través de lámparas y dispositivos LED.



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Protección U.V. En numerosas escuelas y centros educativos situados en latitudes cercanas a círculos polares del planeta están recurriendo a estas coberturas para techar patios y de esta manera disminuir la exposición a los rayos ultravioletas que reciben los niños durante el recreo o al momento de salir a los espacios abiertos.

Adaptabilidad Las tensoestructuras se pueden integrar a cualquier edificación, sea un recinto arqueológico, patrimonio monumental o un espacio comercial.



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Membrana cónica para terraza de vivienda Fuente: http://www.wagg.com.ar/



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ECODISEÑO

Pabellón de Noruega.Diseñado por Helen & Hard Architects de Stavanger para la Expo 2010 en Shanghai. Dentro de este pabellón de vigas madera y una tipología modular de paraboloides se recrea todo el ecosistema del polo norte, la transparencia de la membrana permite crear una atmosfera de luz y texturas que recrean el clima polar. http://www.hha.no/projects/norway_pavilion/

Módulo básico de composición



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El bambú como elemento estructural para el diseño de TENSOESTRUCTURAS.

El Bambú es un componente estructural muy eficiente para la construcción de tensoestructuras principalmente en zonas tropicales donde abunda esta especie, además de tener un mínimo impacto en el ecosistema. En el diseño con Bambú es importante considerar aspectos normativos y técnicos para la conservación de la fibra vegetal que es vulnerable al ataque de insectos, hongos y fuego.



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Fuente: http://www.guaduatech.com/index.html Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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PUENTE PEATONAL ARNULFO BRICEÑO Cúcuta – Colombia Estructura de Bambú y cobertura de membrana tensada. Un grupo de alemanes radicados en Colombia utilizaron el Bambú para proyectar el puente peatonal, Jörg Stamm hizo realidad la estructura del puente; Helmunt Eladth, se encargó de elevar las estructuras y German Lehmann participó con el diseño estructural del puente. La membrana fue desarrollada por el ingeniero colombiano Gerardo Castro.



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Tensoestructura plegable con postes articulados en bambú, desarrollada para su uso en espacios efímeros / Diseño A. Marroquín 2010



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ESCUELAS Y UNIVERSIDADES DONDE SE IMPARTEN CURSOS DE TENSOESTRUCTURAS (Fuente: IFAI 2006)



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ASOCIACIONES E INSTITUTOS DE INVESTIGACION http://www.tensinet.com/index.php http://www.ims-institute.org/index.php?id=66&L=rebkmuspqfffdr http://www.grupoestran.com/ http://www.textile-roofs.de/ http://www.ifai.com/publications/fabarch http://fabricarchitecturemag.com/ http://www.membranes24.com/ http://www.editorialespazio.com/modules.php?name=Topics http://tecno.upc.es/profes/sastre/tensile.php http://www.structuremag.org/article.aspx?articleID=297 http://tensilestructures.blogspot.com/ http://www.texyloop.com/internet/fr/#/85/

EMPRESAS CONSTRUCTORAS DE TENSOESTRUCTURAS http://www.birdair.com/ http://www.sl-rasch.de/ http://www.gmp-architekten.de/en/start.html http://www.sfpstructures.com/project/index.shtml http://www.cidelsa.com http://www.sbp.de http://www.tensotech.com.br/ http://www.lonaslorenzo.com.mx/ http://www.tensionstructures.co.za http://www.wagg.com.ar/ http://www.architen.com/products/kalahari http://www.ambitoperu.com/Ingenieria/tensoestructuras.html http://www.onart.com.tr/index_en.html PROVEEDORES DE MATERIALES http://www.vsindutex.de http://www.sergeferrari.com/sergeferrari/ FOTOS DE SEMINARIOS Y TALLERES DE DISEÑO PARA ESTUDIANTES http://tecno.upc.edu/cotens/fotos/Guatemala/index.php?n=58 http://tecno.upc.edu/cotens/Primavera2005/ http://tecno.upc.edu/cotens/Primavera2004/index.html http://tecno.upc.es/ListImatges.php?dir=D:\web\ConsTes\fotos\UCR2006 http://tecno.upc.es/ListImatges.php?dir=D:\web\ConsTes\fotos\Antwerp2006



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SOFTWARES PARA DISEÑO DE TENSOESTRUCTURAS

Fuente: tensinet.org Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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EMPRESAS QUE PROVEEN DE MEMBRANAS PRODUCTOS PARA TENSOESTRUCTURAS



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BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA


http://tecno.upc.es/cotens/bibliografia.htm


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ANEXOS: I. Construcción de modelo a escala. II. Software de diseño asistido III. Bloques Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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CONSTRUCCION DE PATRONES PARA MODELO A ESCALA Como recurso didáctico proponemos el siguiente ejemplo para la generación de modelos a escala utilizando una impresora de tinta para los patrones de corte, como parte del FORMFINDING o proceso de aproximación a la superficie óptima para la construcción de membranas tensionadas.

CONSTRUCCION DE MODELOS EN CAD Para la generación de la membrana y sus patrones de corte utilizamos el programa MPANEL que trabaja en paralelo con los modelos de AUTOCAD, luego podemos exportar el modelo en formato dxf a Sketch Up.

Link: http://www.meliar.com/MPanel.htm

Ver tutoriales en: http://www.meliar.com/Introductory_Tuts.htm DEMO formato dwg: http://www.box.net/s/3edo3d3czm9ar2tjq4sc Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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La generación de patrones de corte en la membrana tiene múltiples posibilidades, cada diseñador propone su propio patrón de corte, según criterios de geometría óptima, técnicas de producción, optimizar material, características de la materia prima para confeccionar la membrana (ancho del rollo procedente de fábrica)

Modelo exportado para Sketch Up Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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IMPRIMIR (A2 ó A3) DESCARGA DE ARCHIVO EN FORMATO DWG DOWNLOAD:

http://www.box.net/s/9n359e43ncalm8bioqga Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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La construcción de modelos a escala en papel tiene como finalidad realizar una verificación preliminar de la geometría de cada una de las plantillas que conforman la membrana para detectar posibles errores, evaluar el diseño de accesorios y márgenes que se añadirán posteriormente a cada borde de las plantillas para su confección.

DWG

DOWNLOAD:

http://www.box.net/s/9n359e43ncalm8bioqga

Imágenes: TALLER DE ESCULTURA FAU – URP / Profesor Arq. Jesús Peña Chávez. Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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DESCARGA DE SOFTWARE “FORMFINDER” VERSION DE DISEÑO

http://www.formfinder.at/additional-languages/spanisch/



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http://youtu.be/omC3a1CaOyA



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BLOQUES PARA DESCARGAR

https://www.box.com/s/n1dps90faaadmjw3h21i

https://www.box.com/s/qgzc0lkr 8k2k8bwcv0vl Guía básica de TENSOESTRUCTURAS


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DISEÑO DE MEMBRANAS TENSIONADAS Y ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS EN SKETCH UP Esta herramienta (plugin) permite modelizar y visualizar una tensoestructura en el programa Sketch Up, es necesario seguir las indicaciones del siguiente enlace: http://bldgsim.wordpress.com/2008/10/08/tensile-and-pneumatic-structure-in-sketchup/ http://www.tensile-structures.de/ts_index.html

DESCARGAR PLUGIN GRATUITO EN:

http://www.tensile-structures.de/sb_software.html



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LUIS ALBERTO MARROQUIN RIVERA (1967) Arquitecto egresado de la Universidad Ricardo Palma - Lima (1991). Docente en el área de Tecnología y Estructuras de la FAUA –UNI y del área de talleres de la Escuela de Arquitectura en la Universidad de San Martín de Porres. Desde el año 1992 se dedica al Diseño de tensoestructuras y paralelamente como consultor en empresas privadas en el área de tecnología constructiva ligera para techado de estadios, coliseos y coberturas de grandes luces. Curriculum vitae et studiorum:

http://es.scribd.com/doc/30734185/CV-Alberto-Marroquin-Peru



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®

SAVE AS WWF, SAVE A TREE

Dies ist ein WWF-Dokument und kann nicht ausgedruckt werden! Das WWF-Format ist ein PDF, das man nicht ausdrucken kann. So einfach können unnötige Ausdrucke von Dokumenten vermieden, die Umwelt entlastet und Bäume gerettet werden. Mit Ihrer Hilfe. Bestimmen Sie selbst, was nicht ausgedruckt werden soll, und speichern Sie es im WWF-Format. saveaswwf.com

This is a WWF document and cannot be printed! The WWF format is a PDF that cannot be printed. It’s a simple way to avoid unnecessary printing. So here’s your chance to save trees and help the environment. Decide for yourself which documents don’t need printing – and save them as WWF. saveaswwf.com

Este documento es un WWF y no se puede imprimir. Un archivo WWF es un PDF que no se puede imprimir. De esta sencilla manera, se evita la impresión innecesaria de documentos, lo que beneficia al medio ambiente. Salvar árboles está en tus manos. Decide por ti mismo qué documentos no precisan ser impresos y guárdalos en formato WWF. saveaswwf.com

Ceci est un document WWF qui ne peut pas être imprimé! Le format WWF est un PDF non imprimable. L’idée est de prévenir très simplement le gâchis de papier afin de préserver l’environnement et de sauver des arbres. Grâce à votre aide. Définissez vous-même ce qui n’a pas besoin d’être imprimé et sauvegardez ces documents au format WWF. saveaswwf.com ® WWF International – World Wide Fund For Nature, Gland/Switzerland.

Tensoestructuras

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