Explorando la arquitectura de la tensión
Techo puntiagudo de la terminal del aeropuerto de Denver. Foto de Sandra Leidholdt / Momento / Getty Images (recortada)
La arquitectura de tracción es un sistema estructural que utiliza predominantemente tensión en lugar de compresión. De tensión y tensión a menudo se usan indistintamente. Otros nombres incluyen arquitectura de membrana de tensión, arquitectura de tela, estructuras de tensión y estructuras de tensión ligera. Exploremos esta técnica de construcción moderna pero antigua.
Tirando y empujando
Arquitectura de membrana extensible, Aeropuerto de Denver 1995, Colorado. Foto de Education Images/UIG/Universal Images Group Collection/Getty Images
Tensión y compresión son dos fuerzas de las que escuchas mucho cuando estudias arquitectura. La mayoría de las estructuras que construimos están comprimidas: ladrillo sobre ladrillo, tabla sobre tabla, empujando y comprimiendo hacia abajo hasta el suelo, donde el peso del edificio se equilibra con la tierra sólida. La tensión, por otro lado, se considera lo opuesto a la compresión. La tensión tira y estira los materiales de construcción.
Definición de estructura de tracción
' Una estructura que se caracteriza por una tensión de la tela o sistema de material flexible (típicamente con alambre o cable) para proporcionar el soporte estructural crítico a la estructura. '— Asociación de Estructuras de Tela (FSA)
Construcción de tensión y compresión
Pensando en las primeras estructuras hechas por el hombre de la humanidad (fuera de la cueva), pensamos en Laugier choza primitiva (estructuras principalmente en compresión) e, incluso antes, estructuras similares a tiendas de campaña: tela (por ejemplo, piel de animal) apretada (tensión) alrededor de un marco de madera o hueso. El diseño extensible estaba bien para tiendas nómadas y tipis pequeños, pero no para el Pirámides de Egipto. Incluso los griegos y los romanos determinaron que los grandes coliseos hechos de piedra eran una marca registrada de longevidad y civismo, y los llamamos Clásico . A lo largo de los siglos, la arquitectura de tensión quedó relegada a carpas de circo, puentes colgantes (por ejemplo, puente de Brooklyn ), y pabellones temporales de pequeña escala.
Durante toda su vida, el arquitecto alemán y premio Pritzker Frei Otto estudió las posibilidades de la arquitectura liviana y resistente a la tracción, calculando minuciosamente la altura de los postes, la suspensión de cables, la red de cables y los materiales de membrana que podrían usarse para crear a gran escala. estructuras tipo carpa. Su diseño para el Pabellón Alemán en la Expo '67 en Montreal, Canadá, hubiera sido mucho más fácil de construir si hubiera CANALLA software. Pero fue este pabellón de 1967 el que allanó el camino para que otros arquitectos consideraran las posibilidades de la construcción en tensión.
Cómo crear y usar tensión
Los modelos más comunes para crear tensión son el modelo globo y el modelo tienda. En el modelo de globo, el aire interior crea neumáticamente la tensión en las paredes de la membrana y el techo al empujar el aire hacia el material elástico, como un globo. En el modelo de tienda, los cables unidos a una columna fija tiran de las paredes y el techo de la membrana, como si fuera un paraguas.
Los elementos típicos para el modelo de carpa más común incluyen (1) el 'mástil' o poste fijo o juegos de postes para soporte; (2) Los cables de suspensión, la idea traída a América por el alemán Juan Roebling; y (3) una 'membrana' en forma de tejido (p. ej., ETFE ) o red de cables.
Los usos más típicos para este tipo de arquitectura incluyen techos, pabellones al aire libre, estadios deportivos, centros de transporte y viviendas semipermanentes después de un desastre.
Fuente: Asociación de estructuras de tela (FSA) en www.fabricstructuresassociation.org/what-are-lightweight-structures/tensile
Dentro del Aeropuerto Internacional de Denver
Interior del Aeropuerto Internacional de Denver, 1995 en Denver, Colorado. Foto de altrendo images/Altrendo Collection/Getty Images
El Aeropuerto Internacional de Denver es un buen ejemplo de arquitectura extensible. El techo de membrana estirada de la terminal de 1994 puede soportar temperaturas desde menos 100 °F (bajo cero) hasta más 450 °F. El material de fibra de vidrio refleja el calor del sol, pero permite que la luz natural se filtre en los espacios interiores. La idea del diseño es reflejar el entorno de los picos de las montañas, ya que el aeropuerto está cerca de las Montañas Rocosas en Denver, Colorado.
Acerca del Aeropuerto Internacional de Denver
Arquitecto : C. W. Fentress J. H. Bradburn Associates, Denver, CO
Terminado : 1994
Contratista de especialidad : Birdair, Inc. .
idea de diseño : Similar a la estructura puntiaguda de Frei Otto situada cerca de los Alpes de Munich, Fentress eligió un sistema de techado de membrana extensible que emulaba los picos de las Montañas Rocosas de Colorado
Tamaño : 1200 x 240 pies
Número de columnas interiores : 34
Cantidad de cable de acero 10 millas
Tipo de membrana : Fibra de vidrio de PTFE , un teflón-fibra de vidrio tejida recubierta
cantidad de tela : 375,000 pies cuadrados para el techo de la Terminal Jeppesen; 75,000 pies cuadrados de protección adicional en la acera
Fuente: Aeropuerto Internacional de Denver y Fibra de vidrio de PTFE en Birdair, Inc. [consultado el 15 de marzo de 2015]
Tres formas básicas típicas de la arquitectura de tracción
Techo del Estadio Olímpico de 1972 en Munich, Baviera, Alemania. Foto de Holger Thalmann/STOCK4B/Colección Stock4B/Getty Images
Inspirada en los Alpes alemanes, esta estructura en Munich, Alemania, puede recordarle el Aeropuerto Internacional de Denver de 1994. Sin embargo, el edificio de Munich se construyó veinte años antes.
En 1967, el arquitecto alemán Günther Behnisch (1922-2010) ganó un concurso para transformar un basurero de Múnich en un paisaje internacional para albergar los XX Juegos Olímpicos de Verano en 1972. Behnisch & Partner crearon modelos en arena para describir los picos naturales que querían para la villa olímpica. Luego contrataron al arquitecto alemán Frei Otto para ayudar a determinar los detalles del diseño.
sin el uso de CANALLA software, los arquitectos e ingenieros diseñaron estos picos en Munich para exhibir no solo a los atletas olímpicos, sino también el ingenio alemán y los Alpes alemanes.
¿El arquitecto del Aeropuerto Internacional de Denver robó el diseño de Munich? Tal vez, pero la empresa sudafricana Estructuras a tensión señala que todos los diseños de tensión son derivados de tres formas básicas:
- ' Cónico – Una forma de cono, caracterizada por un pico central'
- ' Bóveda de cañon – Una forma arqueada, generalmente caracterizada por un diseño de arco curvo.
- ' hipar – Una forma retorcida de forma libre '
Fuentes: Competiciones , Behnisch & Socios 1952-2005; Información técnica , Estructuras a tensión [consultado el 15 de marzo de 2015]
Grande en escala, ligero en peso: Villa Olímpica, 1972
Vista aérea de la Villa Olímpica de Múnich, Alemania, 1972. Foto de Design Pics/Michael Interisano/Perspectives Collection/Getty Images
Gunther Behnisch y Frei Otto colaboraron para cercar la mayor parte de la Villa Olímpica de 1972 en Munich, Alemania, uno de los primeros proyectos de estructuras tensadas a gran escala. El Estadio Olímpico de Múnich, Alemania, fue solo uno de los lugares que utilizó arquitectura extensible.
Propuesta para ser más grande y grandiosa que el Pabellón de tela de la Expo '67 de Otto, la estructura de Munich era una intrincada membrana de red de cables. Los arquitectos eligieron paneles acrílicos de 4 mm de espesor para completar la membrana. El acrílico rígido no se estira como la tela, por lo que los paneles se 'conectaron de manera flexible' a la red de cables. El resultado fue una ligereza y suavidad esculpida en toda la Villa Olímpica.
La vida útil de una estructura de membrana extensible es variable, dependiendo del tipo de membrana elegido. Las avanzadas técnicas de fabricación actuales han aumentado la vida útil de estas estructuras de menos de un año a muchas décadas. Las primeras estructuras, como el Parque Olímpico de 1972 en Munich, eran realmente experimentales y requerían mantenimiento. En 2009, la empresa alemana altotex fue contratado para instalar un nuevo techo de membrana suspendida sobre Olympic Hall.
Fuente: Juegos Olímpicos de 1972 (Múnich): estadio olímpico, TensiNet.com [consultado el 15 de marzo de 2015]
Detalle de la Tensoestructura de Frei Otto en Munich, 1972
Estructura de techo olímpico diseñada por Frei Otto, 1972, Munich, Alemania. Foto de LatitudeStock-Nadia Mackenzie/Gallo Images Collection/Getty Images
El arquitecto de hoy tiene una serie de opciones de membrana de tela entre los que elegir, muchos más 'tejidos milagrosos' que los arquitectos que diseñaron el techo de la Villa Olímpica de 1972.
En 1980, el autor Mario Salvadori explicó la arquitectura de tracción de esta manera:
“Una vez que una red de cables se suspende de los puntos de apoyo adecuados, las telas milagrosas se pueden colgar y estirar a lo largo de la distancia relativamente pequeña entre los cables de la red. El arquitecto alemán Frei Otto ha sido pionero en este tipo de techo, en el que una red de cables delgados cuelga de pesados cables delimitadores sostenidos por largos postes de acero o aluminio. Tras el montaje de la carpa del pabellón de Alemania Occidental en la Expo '67 de Montreal, logró cubrir los stands de la Estadio Olímpico de Múnich ...en 1972 con una carpa que alberga dieciocho acres, sostenida por nueve mástiles de compresión de hasta 260 pies de altura y por cables perimetrales de pretensado de hasta 5,000 toneladas de capacidad. (La araña, por cierto, no es fácil de imitar: este techo requirió 40,000 horas de cálculos y dibujos de ingeniería).
Fuente: Por qué los edificios se levantan por Mario Salvadori, McGraw-Hill Edición en rústica, 1982, p. 263-2
Pabellón de Alemania en la Expo '67, Montreal, Canadá
El Pabellón Alemán en la Expo 67, 1967, Montreal, Canadá. Foto Atelier Frei Otto Warmbronn a través de PritzkerPrize.com
A menudo llamada la primera estructura de tracción ligera a gran escala, el Pabellón alemán de la Expo '67 de 1967, prefabricado en Alemania y enviado a Canadá para su montaje en el sitio, cubría solo 8,000 metros cuadrados. Este experimento en arquitectura de tracción, que tomó solo 14 meses para planificar y construir, se convirtió en un prototipo y abrió el apetito de los arquitectos alemanes, incluido su diseñador, el futuro Premio Pritzker Frei Otto.
Ese mismo año de 1967, el arquitecto alemán Günther Behnisch ganó el encargo de las sedes olímpicas de Munich 1972. Su estructura de techo extensible tardó cinco años en planificarse y construirse y cubría una superficie de 74 800 metros cuadrados, muy lejos de su predecesor en Montreal, Canadá.
Más información sobre la arquitectura de tracción
- Estructuras ligeras - Estructuras de luz: el arte y la ingeniería de la arquitectura de tracción ilustrada por la obra de Horst Berger por Horst Berger, 2005
- Estructuras superficiales de tracción: una guía práctica para la construcción de cables y membranas por Michael Seidel, 2009
- Estructuras de membrana extensible: ASCE/SEI 55-10 , Estándar Asce de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles, 2010
Fuentes: Juegos Olímpicos 1972 (Munich): Estadio Olímpico y Expo 1967 (Montreal): Pabellón Alemán, Base de Datos de Proyectos de TensiNet.com [consultado el 15 de marzo de 2015]