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Diseño y cálculo de estructuras de acero para viviendas modulares industrializadas

Durante las últimas semanas hemos colaborado con AIRO Edificios con el diseño y el cálculo de la estructura de acero para sus viviendas modulares industrializadas.

El objetivo de este sistema es la creación de viviendas a la medida de cada usuario mediante la combinación de tres tipos de módulos estanciales y un módulo 3D, a modo de conector, con función de comunicación. Los esquemas de funcionamiento y ejemplos de las diferentes posibilidades los podéis ver en su página web.

La construcción industrializada permite la fabricación de un gran número de elementos en taller, reduciendo el tiempo de ejecución de los trabajos en obra y, por tanto, el coste. Para que este tipo de producción sea eficaz se deben estandarizar al máximo los elementos que posteriormente se montarán, evitando la necesidad de modificaciones o añadidos en obra.

1+2 montada

Vista 3D modeloVistas de dos ejemplos de vivienda

La premisa que ha guiado el cálculo ha sido la facilidad de ejecución en obra, limitando esos trabajos en beneficio de la sencillez y la velocidad de ejecución. Así, se ha tratado de definir un sistema estructural que se constituyera, en su mayor parte, a base de módulos ejecutados en taller y colocados simplemente en obra mediante atornillado. Se buscaba eliminar dentro de lo posible la realización de soldaduras en obra.

El sistema consta de cuatro pórticos paralelos de acero laminado. Dos de ellos forman la caja 3D y los otros dos sirven de apoyo a los forjados de más luz.

Los muros prefabricados, con estructura de acero conformado, son portantes y se colocarán atornillados directamente a los pórticos y sobre ellos se apoyan los forjados, también de acero conformado, que llegan a obra montados en bastidores.

Estructura Módulo 3DEstructura del Módulo 3D, para tres alturas

FILEblog2Ejemplos de bastidores de acero conformado para forjados

Para realizar el cálculo se han adoptado los criterios  definidos en la normativa vigente, en este caso el Código Técnico de la Edificación.

La idea de proyecto, basada en un aumento de la prefabricación y la estandarización de los sistemas constructivos, implica una serie de condicionantes a la hora de definir la estructura. Los principales son:

 –  Disminución del peso de los diferentes elementos estructurales, para facilitar el montaje y transporte. Para ello se ha tratado de encontrar una distribución óptima de las cargas entre todos los elementos y se han definido los criterios de cálculo (arriostramientos, coeficientes de pandeo, empotramientos o secciones) por elementos individualizados.

–  Disminución del número de elementos diferentes, con el fin de aumentar la eficiencia del proceso de industrialización y disminuir la posibilidad de errores de ejecución en obra.

–  Facilidad de montaje, de forma que se limiten todo lo posible las soldaduras o montajes en obra (siempre que sea posible se montará la estructura en seco y atornillada).

–  Adaptación de las dimensiones al resto de elementos constructivos, con el fin de que la definición de la estructura sea en todo caso compatible con elementos como cerramientos, aislamientos, pavimentos o carpinterías.

Vista JPG 01Imagen del modelo de cálculo

* Las imágenes renderizadas de ejemplos de viviendas han sido aportadas por AIRO Edificios, S.L. En su página web podéis encontrar más imágenes y modelos.

** Las imágenes de las estructuras son parte del proceso de cálculo, para el que se ha adoptado un modelo particular, por lo tanto no pueden extrapolarse ni tomarse como definitivas a la hora de definir los modelos finales. 

Casa-Estudio de F. Ll. Wright - Sala de Juegos

La Casa-Estudio de Frank Lloyd Wright en Oak Park (Illinois)

Para un arquitecto uno de los retos más importantes es el proyecto y la construcción de su propia vivienda. En el caso de Frank Lloyd Wright, al ser su primer proyecto realizado de forma individual, se convirtió además en un banco de pruebas de sus ideas y en el lugar en el que dió vida a su propio estilo, que se reflejó en los años siguientes en las Casas de la Pradera (Prairie Houses).

Si queréis conocer algunas de estas casas, os invito a dar un paseo por Oak Park, lugar donde está situada su casa-estudio y donde proyectó y construyó varias viviendas de ese estilo.

En este post voy a realizar simplemente un recorrido por el interior, sin hacer referencia a los múltiples estudios, artículos o libros que se han escrito. Todos esos trabajos están escritos con toda seguridad por personas que conocen mucho mejor que yo a Wright y a su obra, y que tienen un punto de vista mucho más formado sobre este edificio. Si tenéis interés sugiero que empecéis por aquí (en inglés).

Se trata sólo de mostrar lo que se ve en una visita, que no es más (ni menos) que la vivienda de una familia y el espacio de trabajo de uno de los más importantes arquitectos de la historia.

Pero antes de nada, teniendo en cuenta la complejidad propia de la arquitectura orgánica de Frank Lloyd Wright, sobre todo en este caso, a causa de su construcción por fases, es recomendable tener en cuenta los planos del conjunto, tal y como se encuentra hoy en día (tienda de regalos incluida)

PlansPlanos de planta del conjunto (tomados de aquí)

La visita se inicia, después de haber comprado la correspondiente entrada y el plus para poder hacer fotografías, por la entrada principal de la vivienda, situada en la fachada oeste (atentos, los planos anteriores tienen la orientación norte hacia abajo). Desde allí se distribuyen las circulaciones hacia la planta superior, la sala de estar o recibidor (living room) de planta baja, que cuenta con una fantastica chimenea, y el comedor (dining) que da paso a la cocina y otras estancias de servicio.

Casa-Estudio de F. Ll. Wright - Hall de entradaHall de entrada y sala de estar (living room) de la vivienda

La primera sensación cuando entras y observas lo que tienes alrededor es que todo está pensado, que ni uno sólo de los detalles es fruto del azar, que los despieces del techo, la iluminación o los huecos están donde están por una razón, y que esa razón no tiene que ver con la forma ni con la composición, sino con el usuario.

la prevalencia de las personas sobre el resto de los criterios del proyecto se pone de manifiesto en la utilización de la escala. Los espacios tienen las dimensiones necesarias para el uso confortable más allá de consideraciones modulares o compositivas y el mobiliario, la iluminación y los acabados han sido diseñados específicamente para su función.

Casa-Estudio de F. Ll. Wright - ChimeneaChimenea de la sala de estar

Casa-Estudio de F. Ll. Wright - ComedorMesa de comedor

Durante los primeros años, una vez construida la vivienda, se fue modificando para adaptarse a las necesidades familiares. Se trató en todo momento de un proyecto vivo. La cocina original se convirtió en el comedor y se construyó una ampliación para las estancias de servicio.  En el nuevo comedor la función es la que define el espacio, y el espacio delimita la función: los altos respaldos de las sillas, diseñadas específicamente para esta estancia, y el lucernario situado inmediatamente sobre la mesa, definen el espacio propio y cerrado donde se desarrolla la actividad social alrededor de la comida.

Una de las estancias más importantes de la vivienda es la Sala de Juegos, situada en la planta primera, junto a los dormitorios. Se trata de un espacio rectangular cubierto por techo abovedado. Domina la estancia la chimenea y la pintura con motivos egipcios sobre ella, situados en el lado corto opuesto a la entrada, y la imposta de madera que recorre los paramentos (situada aproximadamente a 1,80 m) define de nuevo la escala humana como vertebradora del espacio.

La iluminación es de tres tipos: un gran lucernario situado en la clave de la bóveda, como iluminación general; dos grandes ventanales en los lados largos de la estancia, que iluminan directamente ese espacio destinado al uso de las personas; y cuatro puntos de luz (tanto natural como artificial), situados cerca de los vértices.

Casa-Estudio de F. Ll. Wright - Sala de JuegosSala de juegos

Casa-Estudio de F. Ll. Wright - Lucernario de la Sala de JuegosLucernario sobre la sala de juegos

En el espacio situado al norte de la vivienda, Frank Lloyd Wright edificó, años después su propio estudio, con una acceso privado directo desde la casa y una entrada para el público y los trabajadores que se abría a la fachada norte. Pese a su pequeña escala, adaptada también a la escala humana, esta entrada es una reinterpretación de la composición clásica, manteniendo la división en basamento, peristilo y entablamento

Casa-Estudio de F. Ll. Wright - acceso al estudioPorche de acceso al estudio

Se accede directamente a la recepción, a modo de pronaos, iluminada a través del porche y de un gran lucernario, y a partir de ella se distribuye la circulación a las tres estancias restantes:  la sala de dibujo (drafting room), el despacho y la biblioteca.

Casa-Estudio de F. Ll. Wright

Casa-Estudio de F. Ll. WrightSala de dibujo

La sala de dibujo es un espacio diáfano de planta cuadrada, con doble altura, un corredor superior de planta octogonal e iluminación superior, siempre por encima de la imposta que marca la escala humana. Cuatro elementos de mobiliario, a modo de pilares cortados, delimitan dos espacios diferenciados, el de trabajo en el exterior y un espacio abierto en el centro al que se abre la doble altura. 

Casa-Estudio de F. Ll. Wright - DespachoDespacho privado de Frank Lloyd Wright

Con acceso tanto desde la recepción como desde la sala de dibujo, el despacho privado de Frank Lloyd Wright se situa en el espacio de conexión entre el estudio y la vivienda, a modo de bisagra entre lo privado y lo público. Como en la estancia anterior los elementos de mobiliario dividen el espacio entre el del arquitecto y el de los visitantes. La iluminación es cenital, a través de un lucernario, y trasera, a través del ventanal que se abre al jardín delantero de la vivienda. 

Casa-Estudio de F. Ll. Wright - BibliotecaBiblioteca

Desde el recibidor también se accede la biblioteca, una pequeña pieza de planta octogonal, con la iluminación, como en el caso de la sala de dibujo, se realiza por encima de la imposta. Todo el mobiliario de almacenamiento se sitúa adosado al perímetro y en el centro se sitúa una mesa para consulta.

Se trata de un espacio relativamente pequeño, en el que apenas podrían trabajar con suficiente amplitud tres personas, pero, como ocurre en el resto del conjunto, está totalmente adaptado a la escala humana.

Como ya os adelanté, este post trata únicamente de algunas de las ideas que me vinieron a la cabeza cuando la visité. Entre ellas, como habréis podido adivinar, la que considero más interesante es la importancia de la escala humana en la definición de los espacios. Parece tener un continuo control sobre las dimensiones y sobre la utilización de elementos como el mobiliario y la luz para definir cada uno de los espacios…

Para ello no necesitó ninguna normativa que le definiera las alturas o el tamaño mínimo de los huecos, sino que se trata sólo de sentido común y de pensar los espacios para las personas. Podríamos pensar que lo tuvo fácil, porque era su casa, su estudio… pero, ¿realmente es tan sencillo? ¿o es verdaderamente un reto proyectar una vivienda, aunque sea para nosotros mismos? ¿no es este el verdadero valor de la arquitectura?

Datos generales
Proyecto: Casa Estudio arquitecto
Arquitecto: Frank Lloyd Wright
Situación: 951 Chicago Ave. Oak Park, IL 60302
Año: 1889-1898
Fotografías: José Santos Torres
Fuentes: 
Frank Loyd Wright Foundation 
Frank Lloyd Wright Trust

*Artículo publicado por el autor en el blog Cosas de Arquitectos , el 18 de julio de 2014.

* Todas las fotografías son obra del autor. En el caso de que alguien las quiera utilizar, adelante. Se agradecería en cualquier caso que se avisara con anterioridad y se nombrara al autor. Gracias.

 

01 El cielo

El cielo… en Pechakucha Night Valladolid vol.05

El pasado 27 de junio participé en la 5ª edición de Pechakucha Night Valladolid, que se celebró en Coco Café, en la plaza de Federico Wettenberg, frente al Museo Nacional de Escultura, al que se accede por la maravillosa portada de San Gregorio. A aquellos que no saben qué es esto de Pechakucha les sugiero que visiten esta página, donde les explican en qué consiste este… lo que sea…

Como resumen para aquellos que no han querido visitar la página, os contaré que es una presentación rápida de 20 imágenes en 20 segundos (cada una) en la cual el presentador cuenta… lo que sea…

Aquella noche me propuse hablar a los asistentes, mientras se tomaban una caña (o similar) en la tranquila terraza de Coco Café, de El Cielo. (El vídeo de lo ocurrido podéis verlo aquí.)

Pero como la cabra tira al monte y quien os habla es arquitecto, no os voy a hablar de ese cielo azul sobre el Atlántico desde la playa de Leça da Palmeira, sino que os voy a hablar de El Cielo Construido

Supongo que todos vosotros cuando habéis entrado en una iglesia, o en un gran espacio, habéis levantado la vista. ¿Pero realmente habéis observado lo que teníais encima? Aquella noche, en la terraza de Coco Café (que está en Valladolid, es importante recordarlo) hice un experimento: simplemente pregunté al público si reconocían la imagen siguiente. Nadie contestó. Es cierto que apenas dejé unos segundos para pensar (20, como habréis adivinado) pero nadie fue tan rápido.

Se trata de las bóvedas de crucería gótica de la Iglesia de San Pablo… y los que conozcan Valladolid sabrán que está a unos 50 metros detrás de donde los asistentes se tomaban esa caña.

02 Lo que no vemos

No se trata, por supuesto, de hacer sentir mal a nadie, ni de dármelas de erudito. A mi también me ha pasado durante muchos años, hasta que comencé a interesarme por estas cosas y a fotografiarlas. La idea es mostrar aquellos que miramos, pero que no llegamos a ver, a interiorizar.

La siguiente imagen es la cúpula semiesférica sobre  trompas de la Ermita de Nuestra Señora de la Anunciada, situada extramuros de la Villa de Urueña (Valladolid). Se trata de una de las dos únicas ermitas de estilo románico lombardo que se conservan en Castilla y León y la mejor conservada.

03 El inicio

Muy cerca de Palencia, junto a la Autovía A-62 Valladolid-Palencia, se encuentra un gran ejemplo del románico cisterciense, la Iglesia de Santa María la Mayor de Villamuriel de Cerrato, a la cual pertenece este maravilloso cimborrio de planta octogonal sobre trompas y tambor.

Ambos ejemplos son muy accesibles y se encuentran en rutas bastante transitadas o en localidades con una gran afluencia de visitantes (Urueña es llamada la Villa del Libro y conserva una gran parte de la muralla y el castillo, así como otros edificios singulares. Os recomiendo entrar aquí y visitarla).

04 El románico

Por supuesto, no tenemos que quedaros en nuestra provincia para visitar este tipo de edificios: es necesario conocerlos pero viajar siempre amplía los puntos de vista, y en lo referente al arte y la arquitectura es aún más cierto.

En Verona, además de la casa de Julieta, hay magníficos ejemplos de bóvedas policromadas. En la imagen siguiente podemos ver las dos bóvedas de la Basílica de San Zeno, situadas sobre el presbiterio y el ábside (la nave está cubierta por una maravillosa estructura de madera… pero esa es otra historia).

05 El color

Cerca de San Zeno, también en Verona, se encuentra la Iglesia de Santa Anastasia. Típica del estilo gótico italiano, también muestra un magnifico muestrario de pinturas en la plementería de las bóvedas, en las que se marcan claramente los arcos cruceros y se muestra el despiece de las dovelas coloreadas de los arcos formeros y perpiaños.

06 Los tirantes

Pero no tenemos que irnos fuera de España para encontrar interesantes bóvedas policromadas. La imagen siguiente muestra las bóvedas góticas de la girola de la Catedral de Ávila, construidas por piedra arenisca bicolor procedente del Valle de Amblés. Los colores blanco y rojo férrico, junto con la geometría en planta trapezoidal de las bóvedas propician ese juego de luces tan característico.

07 La materia

A pocos metros de la Catedral de Ávila, fuera de la muralla, se encuentra la Basílica de San Vicente. De este edificio, fruto de un largo desarrollo quiero destacar el cimborrio gótico que se levanta sobre el crucero, en el cual la geometría es el elemento predominante: partiendo de una planta cuadrada se cubre mediante una bóveda octogonal de aristas cuya transición se realiza mediante arcos apoyados en los muros, en una solución poco habitual.

08 La geometría

Y de una geometría muy humanizada pasamos a la alegoría de la naturaleza del gótico inglés. Las bóvedas de abanico que cubren la escalera del Christ Church College en Oxford, apoyadas en esbeltos pilares y delgados arcos Tudor, parece formar la cubierta de un bosque. Se trata de un gótico en el que la decoración se multiplica frente al gótico puro de origen francés.

09 El bosque

 

A pocos metros, la Christ Church Cathedral se cubre con los elementos propios del gótico perpendicular inglés: profundos nervios que dan lugar a juegos de luces y sombras muy marcados y elementos pendientes, que en conjunto recuerdan a una cueva, con sus estalactitas y estalagmitas, en otra clara alegoría de las formas de la naturaleza en las que entonces eran las obras cumbre del hombre.

12 la cueva

En la Catedral de Sevilla aún podemos observar ambos estilos: en las naves las bóvedas sencillas con nervios muy marcados y plementería francesa, con hiladas paralelas a los ejes, y en los tramos del crucero, formando una estrella, los nervios se comienzan a multiplicar con combados, terceletes y claves secundarias dando origen al llamado gótico español, definido por ciertos autores como gótico tardío o, incluso, decadente.

10 El gótico español

Pero ¿realmente alguien puede pensar que esas bóvedas o las de la imagen siguiente son decadentes?.

Es evidente que no es el gótico francés pero es que hay 370 años entre el inicio de la construcción de Saint Denis en Francia y el inicio de la Catedral de Salamanca en 1513, en pleno Renacimiento, la que se puede considerar, junto con la Catedral de Segovia, el último de los grandes templos góticos.

Estas bóvedas, correspondientes a la nave central, son admirables ejemplos de ingeniería estructural y de arquitectura, obra del que probablemente fue el mejor arquitecto renacentista de España, Rodrigo Gil de Hontañón.

11 Las estrellas

De la complejidad de las bóvedas góticas pasamos a la simplicidad geométrica de las cúpulas. La que muestra la imagen siguiente no tiene ningún tipo de decoración, ya que está hecha para no ser vista: se trata de la bóveda interior de la Torre de Campanas de la Catedral de Salamanca.

13 La torre

En cambio, esta otra pequeña cúpula sobre pechinas sí está pensada para contar una historia. Se trata de una de las cúpulas de estilo bizantino que cubren el nartex de la Basílica de San Marcos de Venecia, y muestran a aquellos que no podían entrar en la iglesia aquello que se narraba en el interior.

14 El Dorado

 Otra cúpula semiesférica cubre el espacio central de la Iglesia Ortodoxa Serbia de la Santísima Trinidad y San Spyridon, que se encuentra en Trieste. En este caso sobre las pechinas se levanta un tambor cilíndrico en el cual se abren las grandes ventanas que iluminan la planta de cruz griega. Y sobre el espacio, un cielo azul y estrellado con la imagen en la clave, dentro de lo que parece ser a la vez un sol y una estrella.

15 El cielo azul

Con la llegada del barroco las formas vuelven a adquirir complejidad. Con toda seguridad muchos de los lectores habréis estado bajo la siguiente cúpula, la de la Chiesa di San Carlo alle Quattro Fontane, en Roma, que construyó Borromini en el siglo XVII.

De esta iglesia se podrían escribir varias Tesis, pero voy a destacar el intrincado despiece geométrico que forma la superficie interior de la cúpula oval, fruto del genio matemático y arquitectónico del autor.

16 Las cuatro fuentes

De vuelta a Verona, en una de las capillas laterales añadidas al edificio gótico de la Cattedrale di Santa Maria Matricolare, observamos otra bóveda oval típica del barroco italiano, decorada, al contrario que en el caso anterior, con motivos escultóricos, balaustradas y columnas, con iluminación lateral a través del tambor, en una composición mucho más académica y menos arriesgada.

Es interesante y bonita, pero no es de Borromini, ni es de Bernini…

17 La luz

La cúpula central de la Iglesia Neoclásica de San Antonio Taumaturgo de Trieste, de principios del siglo XIX, está formada por una elipse, una forma geométricamente más pura, y ha perdido gran parte de la decoración y el color. Lo realmente importante es la pureza de la geometría y la luz.

18 La pulcritud

Poco a poco hemos llegado al modernismo, en el que los nuevos materiales, el hierro y el vidrio, cobran un gran protagonismo.

La imagen siguiente muestra la vidriera que cubre e ilumina la la librería Lello e Irmão, en Oporto, una de las librerías más bellas del mundo y que recomiendo encarecidamente visitar.

Si no quieren desplazarse tanto, pueden visitar la Casa Lis en Salamanca, que además de albergar un interesante museo de Art Nouveau y Art Decò, cuenta con una maravillosa vidriera que cubre el patio interior, y que pueden ver aquí.

19 El libro

Pero no podía terminar este recorrido sin una imagen de la cúpula de todas las cúpulas, el Edificio con mayúsculas, el que puedo considerar el causante de mi propio Síndrome de Stendhal. El Pantheon de Agripa, en Roma, tiene 1900 años y sigue siendo una de las mayores cúpulas semiesféricas construidas, formando un espacio en el que es posible inscribir la esfera completa de unos 44 metros de diámetro (y por tanto, de altura hasta el óculo, de 9 metros de diámetro).

20 El óculo

Terminamos aquí, después de 20 imágenes muy diferentes entre sí, que lo único que pretenden es mostrar algunas de las estructuras que más me han influido y animaros a, en vuestros próximos viajes o en una visita a la iglesia de vuestro barrio, mirar hacia arriba con atención y con un nuevo interés.a

 * Todas las fotografías son obra del autor. En el caso de que alguien las quiera utilizar, adelante. Se agradecería en cualquier caso que se avisara con anterioridad y se nombrara al autor. Gracias.